فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 72 (بهار 1402)

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 72 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/01
  • تعداد عناوین: 16
|
  • آرش شیلاندری*، حسین مروی، حسین خسروی صفحات 1-17
    تا کنون، یقینی مبتنی بر موفقیت و یا عدم موفقیت به کارگیری روش های کاهش ویژگی جهت افزایش کارایی سیستم های تشخیص احساس از گفتار حاصل نشده است. این مقاله باهدف افزایش داده ها در یک سیستم تشخیص احساس از گفتار، انتخاب ویژگی را موردبحث و بررسی قرار می دهد. آزمایش ها بر روی چهار پایگاه داده متداول EMO-DB، eNTERFACE05، SAVEE و IEMOCAP در نرم افزار پایتون انجام گردیده و علاوه بر این، تجزیه وتحلیل داده ها بر روی هر چهار پایگاه داده برای چهار احساس غم، عصبانیت، خوشحالی و خنثی ارایه خواهد شد. یک شبکه افزایش داده متخاصمی جهت افزایش نمونه ها و دو شبکه انتخاب ویژگی ترکیبی معیار فیشر و الگوریتم جداساز خطی طی دو مرحله و با فیدبکی که از شبکه طبقه بند گرفته می شود سیستم تشخیص احساس از گفتار را به نقطه بهینه ای از تعداد و ابعاد داده ها رسانیده و نشان می دهد آنالیز مولفه های اصلی روی داده های همبسته موثرتر و الگوریتم جداساز خطی روی داده های با بعد کم بهتر عمل می کنند. همچنان که روش فیشر در کاهش سایز بهتر از آنالیز مولفه های اصلی عمل می کند. همچنین ماشین بردار پشتیبان جهت طبقه بندی احساسات مورداستفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که استفاده از هر دو روش جداساز خطی و معیار فیشر به طور هم زمان در سیستم افزایش داده متخاصمی می تواند ویژگی ها را در ابعاد کمتر فیلتر نموده درحالی که اطلاعات احساسی را جهت طبقه بندی حفظ نماید. نتایج به دست آمده با تحقیقات اخیر انجام شده مقایسه و روش پیشنهادی توانست به صحت 86.32% در پایگاه داده برلین دست یابد.
    کلیدواژگان: پردازش گفتار، انتخاب ویژگی، افزایش داده، تشخیص احساس از گفتار، شبکه های مولد متخاصمی
  • سمیرا اسدزاده*، بهمن روائی صفحات 19-30
    سرطان پستان شایع ترین سرطان در زنان است. ضرورت تشخیص این بیماری در مراحل اولیه شانس درمان را افزایش می دهد. هدف این پژوهش ارایه روشی برای تشخیص زود هنگام، با غربالگری دقیق و سریع سرطان پستان با کم کردن خطاهای انسانی و بالا بردن شانس افزایش طول عمر افراد و کاهش میزان مرگ و میر با رویکرد هوش مصنوعی در پزشکی می باشد. در پیاده سازی این پژوهش کاربردی و نظارت شده از دو مجموعه داده میکروسکوپی هیستوپاتولوژیک، به ترتیب شامل 124 و 576 بیمار مبتلا به سرطان کارسینوم مجرای تهاجمی پستان استفاده شده است. در ابتدا پیش پردازش داده ها و بهبود کیفیت تصاویر، سپس بخش بندی تصاویر با شبکه U-Net جهت جدا سازی سلول های سرطانی از بافت سالم سینه و حذف داده های پرت انجام شده است، سپس با ترکیب شبکه های عصبی عمیق استخراج ویژگی های موثر صورت گرفته و با روش رای اکثریت داده ها طبقه بندی و سیستم غربالگری تشخیص گرید تومور های سرطان کارسینوم مجرای تهاجمی پستان ایجاد گردیده است. سیستم پیشنهادی با استخراج ویژگی های سطح بالا با دقت92% و 93%، حساسیت 96% و 93% و صحت 91% و 91% و AUC 98% و 95% در دو مجموعه داده متفاوت، با کمترین خطا و سرعت بالای تشخیص، بهترین عملکرد را در تشخیص و طبقه بندی سرطان پستان داشته که از ویژگی های این پژوهش نسبت به سایر تحقیقات می باشد.
    کلیدواژگان: هوش مصنوعی، بخش بندی، طبقه بندی، یادگیری جمعی، سرطان پستان
  • امیرحسین ابوالمعصومی*، مجید سلامی، سید علیرضا مصطفوی، سید محمودرضا عطیفه صفحات 31-47

    در این مقاله به امکان بازیافت انرژی از خطوط انتقال نفت به عنوان یک منبع انرژی پاک پرداخته می شود، در حال حاضر میزان قابل توجهی از انرژی، در ایستگاه های تقلیل فشار نفت تلف می شود. سیستم پیشنهادی در این تحقیق، امکان تبدیل انرژی اتلافی به انرژی الکتریکی را توسط یک توربین فرانسیس و ژنراتورسنکرون مهیا می سازد. مدل دینامیکی خط انتقال از ایستگاه تقویت فشار تا ایستگاه تقلیل فشار برای خط انتقال نفت خام رازان- شازند و سیستم بازیافت انرژی پیشنهادی به همراه مدل دینامیکی ادوات به کار رفته از قبیل شیر کنترلی، توربین و ژنراتور ارایه شده و معادلات فضای حالت سیستم متصل به بار محلی بدست می آید. سپس به منظور کنترل دبی، فشار، سرعت و ولتاژ ، کنترل کننده های PID و LQR بطور جداگانه طراحی شده ونتایج عملکرد آنها در شرایط مختلف مقایسه می شوند. علاوه بر آن امکان سنجی در مورد نحوه استفاده از انرژی بازیافتی، به صورت محلی و تزریق آن به شبکه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که در شرایط نرمال انرژی قابل ملاحظه ای از خطوط مذکور قابل بازیافت و کنترل می باشد.

    کلیدواژگان: خطوط انتقال نفت، تولید انرژی پراکنده، مدلسازی، کنترل بهینه، توربین هیدرولیک
  • عبدالرضا رشنو، صادق فدایی*، عبدالصمد حمیدی صفحات 49-67
    صدای یک انسان حاوی خصوصیاتی از قبیل: قومیت، جنسیت، احساس، سن و اطلاعات دیگری از فرد است و موضوع تشخیص گوینده به شناسایی هویت افراد بر اساس صدای آنها می پردازد. اگرچه محققان در طول سال های گذشته در این زمینه فعالیت داشته اند و روش هایی برای بهبود دقت تشخیص گوینده پیشنهاد داده اند اما هنوز چالش هایی در این زمینه وجود دارد. در این مقاله یک روش جدید تشخیص گوینده مبتنی بر فیلترهای گابور و شبکه های عصبی کانولوشنال ارایه شده است. در روش پیشنهادی، ابتدا اسپکتروگرام سیگنال صحبت فرد تشکیل می شود. سپس با طراحی موثر فیلترهای گابور، بانک فیلتر گابور ایجاد می گردد. در مرحله ی بعد اسپکتروگرام سیگنال از بانک فیلتر گابور عبور داده شده و ویژگی های سیگنال صحبت استخراج می شود. در مرحله ی آخر با استفاده از یک شبکه ی عصبی کانولوشنال، گوینده شناسایی می شود. برای ارزیابی روش پیشنهادی از دو پایگاه داده ی Aurora2 و TIMIT استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی دقت بهتری نسبت به روش های پیشین دارد.
    کلیدواژگان: بانک فیلتر گابور، اسپکتروگرام، تشخیص گوینده، شبکه ی عصبی کانولوشنال
  • محمدحسن امیریون*، میلاد علائی صفحات 69-82

    پیاده سازی پاسخگویی بار خانگی یکی از چالش های جدی بهره برداران شبکه های قدرت است . ظهور شبکه های هوشمند زیرساخت های ارتباطی مورد نیاز برای تبادل سیگنال های برخط با خانه های هوشمند را فراهم نموده است. در این مقاله مدلی برای پیاده سازی پاسخگویی بار در بخش خانگی ارایه شده است . در این مدل ، بار هر خانه به سه دسته ی غیر قابل کنترل ، قابل کنترل بدون ترموستات و قابل کنترل دارای ترموستات تقسیم بندی شده است. برنامه ی پاسخگویی بار پیشنهادی یک برنامه ی ترکیبی از برنامه های قیمت دهی زمان واقعی و پرداخت تشویقی است که ضمن انعکاس قیمت ساعتی برق ، مشتریان را به مشارکت در طرح مدیریت مصرف ترغیب می کند. مدل بهینه سازی پیشنهادی برای یک مجتمع مسکونی 50 واحدی و با استفاده از نرم افزار GAMS اعتبارسنجی شد. نتایج به دست آمده حاکی از کارایی مدل پیشنهادی در کاهش اوج بار و نیز جا به جایی زمان شروع به کار مصارف خانگی دارند. یک مطالعه آنالیز حساسیت برای بررسی تاثیر هزینه نقض رفاه ساکنین و نرخ تشویقی مشارکت در برنامه پاسخگویی بار نیز انجام شد و نتایج مورد بحث قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، پاسخگویی بار خانگی، هزینه انرژی، هزینه نقض رفاه، بارهای کنترل پذیر
  • علیرضا قربانعلی، محمدکریم سهرابی*، فرزین یغمایی صفحات 83-97

    تحلیل نظرات کاربران شبکه های اجتماعی در رابطه با موضوعات مختلف می تواند منجر به درک صحیح موقعیت، نگرش و نظر آنها نسبت به این موضوعات گردد. تجزیه و تحلیل احساسات یکی از مسایل در حوزه پردازش زبان طبیعی است و در حوزه های مختلفی کاربرد دارد. دسته ای از نظرات کاربران شبکه های اجتماعی به صورت چندوجهی و با استفاده از ترکیبی از چند رسانه مانند متن، تصویر و صورتک به اشتراک گذاشته می شود که ساختار مفیدی برای استخراج و درک بهتر احساسات فراهم می کند. در این مقاله یک روش ترکیبی یادگیری انتقال با استفاده از 5 مدل از پیش آموزش دیده شده و شبکه های کانولوشنی ترکیبی برای تجزیه و تحلیل احساسات چند وجهی ارایه می شود. در این رویکرد برای استخراج ویژگی های تصاویر از دو مدل از پیش آموزش دیده مبتنی بر شبکه های کانولوشنی، و برای استخراج ویژگی های متون و تعبیه کلمات از سه مدل از پیش آموزش دیده دیگر استفاده می شود. از ویژگی های استخراج شده در شبکه های کانولوشنی ترکیبی استفاده شده و مکانیزم توجه بصری برای تمرکز بر روی مهمترین نواحی احساسی تصاویر و مکانیزم توجه چندراسی برای برجسته سازی کلمات دارای احساس به کار گرفته می شود. نتایج حاصل از طبقه بندی تصاویر و متون با استفاده از تکنیک رای-گیری ترکیب شده و در نهایت برای تعیین قطبیت و برچسب نهایی از همجوشی دیرهنگام استفاده می شود. نتایج حاصل از آزمایشات تجربی مدل پیشنهادی بر روی مجموعه داده استاندارد، دقت مطلوب 96% را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: تجزیه و تحلیل احساسات چند وجهی، یادگیری عمیق، یادگیری انتقال، مکانیزم توجه، شبکه کانولوشنی وزن دار
  • محمد پیچان*، محمد محمدیان صفحات 99-109
    فیلتر های فعال قدرت (APF) موازی نقشی حیاتی در جبرانسازی هارمونیکهای جریان تولید شده توسط بارهای غیرخطی دارند. در این مقاله، یک روش جدید کنترل مستقیم توان (DPC) مبتنی بر کنترل کننده deadbeat برای کنترل و تولید جریانهای هارمونیکی APF پیشنهاد شده است. از یک سو، کنترل مستقیم توان هماهنگی زیادی با تیوری توان لحظه ای (PQ) دارد و همچنین توانایی حذف حلقه های داخلی جریان را داراست. از سوی دیگر، با توجه به استفاده از کنترلگر deadbeat ، سیستم حلقه بسته دارای دینامیک سریع است و به سادگی به صورت دیجیتالی قابل پیاده سازی است. آزمایش های عملی و نتایج عملی به دست آمده از یک فیلتر فعال قدرت برای نشان دادن و اثبات اثربخشی و عملکرد مناسب سیستم کنترلی پیشنهادی انجام شده است. نتایج گویای کاهش THD جریان شبکه از 22٪ به مقدار بسیار کم 2/3٪ و جبرانسازی کامل توان راکتیو و رسیدن به ضریب قدرت واحد (P. F >0.99) در حالت پایدار درکنار پاسخ گذرا کمتر از 5 میلی ثانیه در حالت تغییرات 50 درصد بار را نشان می دهد که عملکرد بسیار خوب کنترل کننده پیشنهادی را تایید می کند. عملکرد روش ارایه شده در حالت تغییر 30 درصد مقدار اندوکتانس سلف مقاوم بودن روش ارایه شده را بررسی نموده که با توجه به تغییرات بسیار ناچیز مقدار THD و P. F مقاوم بودن روش پیشنهادی را تایید می نماید.
    کلیدواژگان: فیلتر فعال قدرت، کنترل مستقیم توان، کنترل دیجیتال
  • ریحانه اجلالی، سید سعید حاجی نصیری*، علیرضا کاشانی نیا، آرش دانا صفحات 109-121
    در ترانزیستورهای بدون پیوند، آلایش سورس-کانال-درین از یک نوع و در یک سطح است; بنابراین فرآیند ساخت ترانزیستورهای بدون پیوند نسبت به ترانزیستورهای مد وارونگی آسان تر است. علیرغم این مزیت، کاهش هدایت انتقالی ترانزیستور بدون پیوند به دلیل کاهش سرعت حامل، عملکرد این نوع ترانزیستور را برای کاربردهای آنالوگ، فرکانس رادیویی و در نویز فرکانس بالا با مشکل مواجه می کند. روش موثری که بدون کاهش بازده، هدایت انتقالی ترانزیستور بدون پیوند را افزایش می دهد، استفاده از ساختار نامتجانس در کانال است. در این مقاله استفاده از مواد Si و Si1-xGex در کانال برای افزایش هدایت انتقالی ترانزیستور بدون پیوند پیشنهاد و مدل سازی می شود. ساختار ویژه ترانزیستور پیشنهادی که JL-Si/Si1-xGex نامیده می شود، باعث حذف پراکندگی بین دره ای مابین دره های ∆_2 و∆_4 شده و این موضوع باعث افزایش سرعت حرکت الکترون و به دنبال آن افزایش چشمگیر هدایت انتقالی می شود. نتایج مدل سازی ترانزیستور نامتجانس JL-Si/Si1-xGex پیشنهادی، بیشینه هدایت انتقالی را mS/um 5,2 نشان می دهد که نسبت به ترانزیستور مشابه سیلیکونی JL-Si، %50 افزایش یافته است. همچنین محاسبات مستخرج از مدل سازی نشان می دهد که ترانزیستور JL-Si/Si1-xGex پیشنهادی دارای فرکانس قطع بهره واحد 750 گیگاهرتز، عدد نویز کمینه 65,0 دسی بل و بهره در دسترس 5,28 دسی بل است. پارامترهای فرکانس قطع، عدد نویز حداقل و بهره در دسترس ترانزیستور JL-Si/Si1-xGex پیشنهادی در مقایسه با ترانزیستور JL-Si با ابعاد مشابه به ترتیب، %34، %62.5 و %53 بهبود یافته است. ترانزیستور JL-Si/Si1-xGex پیشنهادی می تواند جایگزین مناسبی برای ترانزیستورهای متداول مد وارونگی در کاربردهای آنالوگ و فرکانس رادیویی باشد.
    کلیدواژگان: ترانزیستور بدون پیوند، پیوند نامتجانس Si، Si1-xGex، فرکانس رادیویی، نویز فرکانس بالا، هدایت انتقالی، فرکانس قطع
  • بهروز شهریاری*، وحید قربانیان کردابادی، مصطفی ناظمی زاده صفحات 123-136
    با گسترش روزافزون تکنولوژی در ابعاد میکرو و نانو، استفاده از میکروتیرها و میکروگیرها به منظور وظایفی نظیر برداشتن و جابجا کردن در مقیاس نانو مورد توجه قرار گرفته است.. در این پژوهش به طراحی و تحلیل یک میکروگیره متشکل از دو میکروتیر عمود بر هم معرفی شده است. میکروتیرها دارای یک لایه الاستیک میانی و دو لایه پیزوالکتریکمی باشد که یک لایه به عنوان محرک و لایه دیگر به عنوان اندازه گیر است. ابتدا معادلات استاتیک سازه میکروتیر مورد توجه قرار گرفته و جابجایی و تغییر شکل میکروگیره با استفاده از روش سینماتیک مستقیم و بدست می آید. معادلات بدست آمده با استفاده از روش تحلیلی حل شده و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از شبیه سازی با استفاده از نرم افزار تجاری المان محدود مقایسه می شود. اختلاف نتایج تحلیلی جابجایی ها در جهات مختلف با نتایج متناظر خروجی نرم افزار المان محدود، در حدود 2 درصد است. بنابراین نتایج نشان دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی بوده و تحقیق کنونی می تواند چهارچوب و شالوده ای برای تحلیل سیستم های مشابه با هندسه پیچیده تر باشد.
    کلیدواژگان: سیستم های میکروالکترومکانیکی، میکروگیره، تغییر شکل، پیزوالکتریک
  • سجاد پورهابیلی، رضا رزاقی* صفحات 137-146
    در این تحقیق جریان هوا حول یک مدل ایرفویل ریشه توربین بادی با عنوان SG6040 با روش حجم محدود، توسط سه مدل آشفتگی کاامگا، کا امگا اس اس تی و اسپالارت آلماراس، در دو عدد رینولدز 137.122 و 149.969 و در زوایای حمله صفر تا 10 درجه شبیه سازی گردیده است. هدف اصلی در این مقاله ارایه مدل عددی مناسب جهت شبیه سازی ایرفویل های ریشه توربین های بادی با اندازه روتور کوچک می باشد. همچنین، اثرات زاویه حمله و عدد رینولدز بر روی ضرایب آیرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهد که مدل آشفتگی k-ω SST نتایج بهتری را نسبت به دیگر مدل ها دارا می-باشد و با نتایج تجربی همخوانی بیشتری دارد. همچنین، با افزایش عدد رینولدز مدل های آشفتگی روند یکسان تری دارند و بیشترین اختلاف بین مدل ها در رینولدز های پایین اتفاق می افتد. نتایج بدست آمده در این مطالعه می تواند در راستای طراحی پره های توربین بادی و همچنین به منظور استفاده از مدل سازی عددی مناسب نقش بسزایی را ایفا نماید.
    کلیدواژگان: مدلسازی عددی، ایرفویل ریشه توربین باد، مدل آشفتگی، ایرفویل SG6040
  • محمد حیدری* صفحات 147-158
    در این مقاله، مقایسه ای بین روش های تجزیه حالت تجربی، تجزیه حالت تجربی دسته ای و تبدیل موجک پیوسته مورلت در تشخیص عیوب مختلف بیرینگ ها انجام شده است. در همین راستا از ماشین بردار پشتیبان با هسته موجک مورلت و استراتژی یکی در مقابل یکی که پارامترهای آن به کمک الگوریتم ژنتیک بهینه شده اند جهت طبقه بندی عیوب بلبرینگ ها استفاده می شود. یک معیار انتخاب مقیاس بر اساس نسبت ماکزیمم انرژی نسبی به آنتروپی رنی جهت تعیین مقیاس بهینه در آنالیز موجک استفاده می شود. همچنین، مقایسه ای بین عملکرد ماشین بردار پشتیبان موجک بهینه و غیربهینه نیز انجام شده است. سیگنال های ارتعاشی توسط یک بستر تست شبیه ساز عیوب بیرینگ در وضعیت های مختلف از جمله حالت سالم، عیب در ساچمه، عیب در حلقه خارجی، عیب در حلقه داخلی و عیب ترکیبی بلبرینگ، توسط سنسورهای شتاب سنج جمع آوری می گردد. بعد از پردازش و تجزیه سیگنال ها به مولفه های فرکانسی آنها، چند ویژگی آماری از هر مولفه فرکانسی استخراج و بعنوان ورودی ماشین بردار پشتیبان، جهت تفکیک کلاس ها از یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین به منظور کاهش زمان و بهبود فرآیند تصمیم گیری در عیب یابی، با استفاده از روش یوتنس دسته ویژگی بهینه پارامترهای آماری ورودی ماشین بردار پشتیبان موجکی انتخاب می گردد. جهت ارزیابی طبقه بندی مجموعه داده ها از روش ارزیابی تقاطعی استفاده می شود. نتایج نشان داد که تبدیل موجک پیوسته مورلت نسبت به دو روش دیگر در پردازش سیگنال ها می تواند عیوب بلبرینگ ها را با دقت بالاتری شناسایی کند.
    کلیدواژگان: تبدیل موجک، تجزیه مود تجربی، ماشین بردار پشتیبان موجکی، الگوریتم ژنتیک
  • پریا عباسی، حسین تقی پور*، محمد دامغانی نوری صفحات 159-174

    امروزه با پیشرفت های صورت گرفته، محققان به دنبال راهی برای پیشگیری از خسارات جانی و مالی ناشی از برخورد اجسام هستند. در این تحقیق به بررسی جذب انرژی سازه های نانوکامپوزیتی با درصدهای مختلف نانو ذرات رس و نانوسیلیکا به همراه ماده دی اتیلن تری آمین (دتا) تحت بارگذاری محوری شبه استاتیکی پرداخته شده است. ضمن اینکه از ماده زمینه پلیمری رزین اپوکسی استفاده شده است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیرگذاری متفاوت نانو ذرات و دتا و درصد های گوناگون آنها است. بررسی اماری بر روی پارامترها، توسط نرم افزار دیزاین اکسپرت و به روش باکس بنکن انجام شده است. محدوده تغییرات نانو ذرات بین 0 الی 0.4 درصد بوده است و همچنین از ماده ی دی اتیلن تری آمین با درصدهای وزنی 1، 3 و 5 % نیزاستفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که مواد به کار برده شده در ساخت نانوکامپوزیت، بر جذب انرژی و نحوه شکست سازه تاثیر مثبتی داشته است و نمونه بهینه از لحاظ عملکرد جذب انرژی با درصدهای وزنی 0.4% نانورس، 0.4% نانوسیلیکا و 3% دی اتیلن تری آمین بهترین عملکرد را از خود نشان داده است.

    کلیدواژگان: جذب انرژی، نانو کامپوزیت، آزمون فشار شبه استاتیکی، نانو رس، نانوسیلیکا
  • حسن حسین زاده*، علی قیامی باجگیرانی، محدثه دلاوریان صفحات 175-193
    تشخیص خودکار ترک روسازی برای ارزیابی الزامات تعمیر و نگهداری راه و اطمینان از ایمنی رانندگی ضروری است. تشخیص سنتی ترک دارای مشکلاتی مانند بازدهی پایین و عدم شناسایی کامل است. این پژوهش باهدف رفع مشکلات روش های سنتی تشخیص ترک و استفاده از مدل های یادگیری عمیق، روشی مبتنی بر الگوریتم های آشکارسازی و تشخیص شی برای تشخیص ترک روسازی طراحی کرده و ضمن تشریح مفاهیم تیوری، آخرین مدل های تشخیص اشیا سری YOLOv5 را برای تشخیص ترک روسازی موردبحث قرار داده است. درنهایت یک مدل آشکارسازی ترک و مدیریت روسازی موثر ارایه شده است. این مدل قادر است نوع، موقعیت و مشخصات هندسی ترک را با دقت و سرعت بالایی نسبت به سایر روش ها مشخص کند. بدین منظور از تصاویر برداشت شده از آسفالت معابر شهر مشهد برای آموزش و ارزیابی مدل استفاده شد. تصاویر برای دو گزینه ترک خطی و ترک سطحی برچسب-گذاری شد. سپس مدل هایی با به کارگیری پنج الگوریتم سری YOLOv5 و یادگیری انتقالی، ایجاد و ازنظر دقت و سرعت پیش بینی مورد ارزیابی قرار گرفته است. دقت مدل ها بین 77 تا 98 درصد و سرعت پیش بینی مدل ها بین 4/17 تا 105 میلی ثانیه است که بیانگر عملکرد مطلوب مدل ها است. مدل v5s با داشتن دقت 8/92 درصد و سرعت 9/23 میلی ثانیه، به عنوان مدل نهایی جهت پیش بینی واقعی ترک در یکی از معابر اصلی شهر مشهد استفاده شد. با توجه به ابعاد و نوع ترک پیش بینی شده و استفاده از درخت تصمیم پیشنهادی، رویکرد تعمیر و نگهداری برای هر قطعه مشخص گردید.
    کلیدواژگان: مدیریت روسازی، ترک، یادگیری ماشین، یادگیری عمیق، YOLOv5
  • محسن عابدی* صفحات 195-204
    در این پژوهش، با استفاده از مفاهیم تیوری ترموهیدرولیکی رسوب اقدام به بهینه سازی ضررهای ناشی از رسوب زایی در مبدل های حرارتی با توجه به دبی جریان آب خنک کننده گردید. تابع هدف شامل هزینه های انرژی و ضررهای ناشی از کاهش محصول تولیدی می باشد. در ابتدا به وسیله ی نرم افزار ASPEN میانبری از مبدل ها برای بررسی تاثیر سرعت و دما بر رسوب زایی، شبیه سازی شد. بهینه سازی پروژه نیز به وسیله نرم افزار GAMS و به دلیل وجود ترم های غیرخطی در معادلات نرخ رسوب، توسط حل کننده CONOPT انجام گرفت. برای بهتر نشان داده شدن نتایج، مبدل های 4131 و 4132 واحد اوره پتروشیمی خراسان مورد استفاده قرارگرفت.بعد از مدل سازی و بهینه سازی مبدل ها، این نتیجه بدست آمد که رسوب زایی، دبی آب خنک کننده را تا 40 درصد کاهش می دهد. هم چنین مقدار بهینه برای به حداقل رساندن ضررهای ناشی از رسوب زایی در مبدل ها باتوجه به دبی آب خنک کننده باید برابر 152442.75 کیلوگرم برساعت برای مبدل 4132 باشد که توسط یک پمپ جدید اعمال شود، تا ضرر به میزان 15 درصد کاهش یابد.
    کلیدواژگان: تئوری ترموهیدرولیک، رسوب، مبدل حرارتی، مدل سازی، بهینه سازی
  • اکبر اصغرزاده بناب*، محمدتقی پرتوی، رضا ادریس آبادی صفحات 205-219

    امروزه با گسترش روش های گوناگون اخذ اطلاعات از سیستم های مختلف و دوربین های دیجیتالی، استفاده از پردازش تصویر کاربرد فراوانی یافته است. با توجه به افزایش حجم عظیم داده ها در صنعت و نیاز به کنترل و پایش این مقدار از داده ها، استفاده از روش های پردازش تصویر کاربرد وسیعی در صنایع مختلف پیداکرده است. تحلیل این داده ها در سطوح مختلف ازجمله کنترل فرایندهای خطوط تولیدی، یکی از روش های به روز در سیستم کنترل کیفی فرایند آماری محصولات است. لذا بهره گیری از رویکردهای جدید جهت پایش داده ها و کنترل کیفی محصولات تولیدی می تواند به عنوان یک روش مثمر ثمر تلقی شود. هدف پژوهش حاضر ارایه الگویی جهت کنترل کیفیت محصولات تولیدی مبتنی بر رویکرد تکنیک پردازش تصویر و با استفاده از تبدیلات فازی در جهت فشرده سازی تصویر و پردازش داده های تصویری است. جهت اعتبارسنجی نتایج این تحقیق، از نرم افزار متلب و مقایسه الگوی توسعه داده شده با مطالعات قبلی استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که نمودار کنترل GLR پیشنهادی در کاهش خطا و افزایش دقت تشخیص موثر بوده. به طوری که در اولین تصویر پس از اعمال تغییرات در شدت روشنایی، هشدار نشان داد که این امر نمایانگر عملکرد مناسب نمودار کنترل پیشنهادی در مقابل تغییرات است.

    کلیدواژگان: الگوی کنترل کیفیت، تبدیلات فازی، تکنیک پردازش تصویر، نمودار کنترل GLR
  • سلیم باوندی، حمید بیگدلی*، جواد طیبی صفحات 221-233

    بدون شک بهترین ابزار برای کمک به تصمیم گیرندگان و فرماندهان نظامی برای انتخاب یک راهبرد مناسب، فرمول بندی مدل هایی است که تا حد امکان به دنیای واقعی نزدیک باشند. این امر زمانی میسر می شود که این مسایل در شرایط عدم قطعیت ارایه شوند. در این پژوهش، یک مسیله ممانعت پویای چند دوره ای در شرایط عدم قطعیت دو ترکیبی تصادفی فازی موردبررسی قرار می گیرد. به طورکلی، در مسایل ممانعت شبکه، منابع کمیابی برای تنزل کارایی دشمن اختصاص داده می شود که رفتار او به وسیله مسیله بهینه سازی شبکه قالب بندی شده است. در این مسیله، ممانعت کننده یا همان نیرو های مدافع درصدد کمینه کردن بیشینه جریان در طول T دوره زمانی هستند. از طرفی، در هر مرحله ممانعت کننده و دشمن به طور کامل از عملکرد طرف مقابل آگاه هستند. ظرفیت های یالی در این مدل به صورت متغیرهای تصادفی فازی در نظر گرفته می شوند. برای حل مدل ارایه شده، ابتدا مسیله ممانعت پویای تصادفی فازی به کمک مفاهیم نظریه احتمال، اندازه اعتبار و برنامه ریزی محدودیت شانس به مسیله ممانعت پویای قطعی تبدیل می شود. سپس با استفاده از دوگان گیری مسیله دوسطحی قطعی ایجادشده به یک مسیله تک سطحی تبدیل و سپس با استفاده از تعمیم الگوریتم تجزیه بندرز برای حل آن اقدام می شود. درنهایت اعتبار مسیله با ارایه یک نمونه عددی مورد ارزیابی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: ممانعت شبکه، متغیر تصادفی فازی، اندازه اعتبار، اندازه احتمال، تجزیه بندرز
|
  • Arash Shilandari *, Hossein Marvi, Hossein Khosravi Pages 1-17
    Until now, there has been no certainty based on the success or failure of using feature selection methods to increase the efficiency of SER systems. This article discusses feature selection for data augmentation in a speech emotion recognition system. The experiments were performed on four databases: EMO-DB, eNTERFACE05, SAVEE, and IEMOCAP. Simulations are performed in Python software and in addition, data analysis was performed on all four databases for four emotions of sadness, anger, happiness, and neutral. This paper discusses feature selection intending to create a GAN to augment data in a speech emotion recognition system. It will demonstrate that artificial data generated by GANs can not only augment data but also can be used to feature selection to improve classification performance. We used a GAN to augment data and selected two feature-selective networks including Fisher and LDA algorithm in two steps. SVM was also used to classify emotions. With the feedback taken from the classification network, we could bring the SER system to the optimal point of sample number and feature vector dimensions. The PCA is more effective on correlated data. The LDA algorithm works better on low-dimensional data. Fisher's method is better at reducing size than PCA. The results showed that the use of both LDA and Fisher methods in the GANs can filter the features in smaller dimensions while preserving the emotional information for classification. The results were compared with recent research and the proposed method was able to achieve 86.32% accuracy in the EMO-DB database.
    Keywords: Speech Emotion recognition, Speech Feature Selection, Data Augmentation, Generative Adversarial Networks
  • Samira Asadzadeh *, Bahman Ravaei Pages 19-30
    Breast cancer is the most common cancer in women. The need to diagnose this disease in the early stages increases the chance of treatment. Individuals and reduction of mortality with artificial intelligence approach in medicine. In implementing this applied and supervised study, a histopathological microscopic two data set, including respectively 124 and 576 patients with invasive breast cancer was used. Data preprocessing and image quality improvement, then image segmentation with U-Net network to separate cancer cells from healthy breast tissue and remove pert data, then by combining deep neural networks to extract effective features and by method The majority of data is based on the classification and screening system for the diagnosis of invasive breast cancer carcinoma. Performance in diagnosis and classification Breast cancer is one of the features of this study compared to other studies. According to the results obtained, this study is a step towards helping physicians and specialists in increasing the accuracy and sensitivity of breast cancer screening at the most optimal time, to the lesions. Triad the high risk to appropriate secondary care and increase patients' chances of survival with timely treatment.
    Keywords: Artificial intelligence, Segmentation, Classification, Collective learning, breast Cancer
  • AmirHossein Abolmasoumi *, Majid Salami, A .Mostafavi, MahmoodReza Atifeh Pages 31-47

    In this study, the possibility of energy recovery from oil pipelines as a source of clean energy is discussed. At present, a significant amount of energy is lost in oil pressure reducing stations. The energy regeneration scheme proposed in this study investigates the possibility of converting the currently wasted energy into the electrical energy by using a Francis turbine coupled with a synchronous generator system. The dynamic hydraulic model of the existing pipeline system starting from the compressor stations to the pressure regulating stations is obtained. Also the state space equations of the energy regeneration system including the control valves, the turbine and the synchronous generator connected to a local load are modeled. The propositional-integral-derivative (PID) and linear quadratic regulator (LQR) are designed to control the flow, pressure, speed and voltage in the energy regeneration system. The results of two controllers are then compared under different conditions. The obtained model for Razan-Shazand transmission line crude oil are simulated and the results are interpreted. The results show the possibility of a significant energy regeneration and the appropriate performance of the designed system with the proposed controllers.

    Keywords: Oil Pipeline, Distributed Energy, Energy Regeneration, Optimal control, Hydro turbine
  • Abdolreza Rashno, Sadegh Fadaei *, Abdolsamad Hamidi Pages 49-67
    Human voice contains characteristics such as: ethnicity, gender, feelings, age and other information, and speaker recognition identifies people based on their voice. Although researchers have worked in this area over the years and provide methods to improve the speaker recognition accuracy, there are still challenges. In this paper, a new speaker recognition method is proposed based on Gabor filter bank and convolutional neural networks. At first, spectrogram of the speech signal is formed and then, effective Gabor filter bank is designed so that these filters are suitable for extracting effective features of the speech signal. In the next step, spectrogram of the signal is passed through the Gabor filter bank to extract the speech signal features. Finally, speaker recognition is done using a convolutional neural network. Two datasets Aurora2 and TIMIT are used to evaluate the proposed method. Results show that the accuracy of the proposed method is competitive with the state-of-the-art methods.
    Keywords: Gabor filter bank, Spectrogram, Speaker recognition, Convolutional Neural Networks
  • MohammadHassan Amirioun *, Milad Alaei Pages 69-82

    The implementation of residential demand response has been a serious challenge for power system operators. The advent of smart grids has provided required communication infrastructures to exchange online signals with smart homes. In this paper, a new model for residential demand response is presented. The model divides the household loads in three categories as uncontrollable, controllable with thermostat, and controllable without thermostats. The proposed demand response model is a mixed real-time pricing (RTP) and incentive-based program capable of reflecting hourly prices while motivating residents to participate in the requested demand side management scheme. The proposed model was validated for a residential complex including 50 smart homes using GAMS software. Results verify the efficiency of the model to shed the peak load and shift the starting time of home appliances appropriately. A sensitivity analysis was conducted to investigate the impact of welfare violation cost and incentive rate on numerical results as well.

    Keywords: Optimization, Residential demand response, Energy cost, Welfare violation cost, Controllable loads
  • Alireza Ghorbanali, MohammadKarim Sohrabi *, Farzin Yaghmaee Pages 83-97

    Analyzing the opinions of social media users can lead to a correct understanding of their attitude on different topics. The emotions found in these comments, feedback, or criticisms provide useful indicators for many purposes and can be divided into negative, positive, and neutral categories. Sentiment analysis is one of the natural language processing's tasks used in various areas. Some of social media users' opinions is are multimodal and share a combination of multiple media, including text, image and imoji, which provide a useful structure for extracting and better understanding emotions. This paper presents a hybrid transfer learning method using 5 pre-trained models and hybrid convolutional networks for multimodal sentiment analysis. In this method, 2 pre-trained convolutional network-based models are used to extract the properties of images, and 3 other pre-trained models are used to extract the properties of texts and embed words. The extracted features are used in hybrid convolutional networks, and the visual attention mechanism is used to focus on the most important emotional areas of the images and the multi-head attention mechanism is used to highlight the emotional words. The results of the classification of images and texts are combined using the voting technique, and finally the late fusion is used to determine the polarity and the final label. The results of empirical experiments of the proposed model on a standard data set show 96% accuracy.

    Keywords: Multimodal sentiment analysis, Deep learning, Transfer learning, Attention mechanism, Weighted convolutional neural network ensemble
  • Mohammad Pichan *, Mohammad Mohammadian Pages 99-109
    Active power filter (APF) can significantly compensate the current harmonics produced by nonlinear loads. To do this feature, harmonic detection beside harmonic generation play vital role. Direct power controller (DPC) has great harmony with instantaneous power compensation (PQ) algorithm as well as ability to eliminate internal current loops. In addition, deadbeat controller (DBC) has high compatibility for digital implementation, superior control performance and fast dynamic response. However, DBC suffers from time delay regarded to control action calculation and digital implementation. In this paper, a new deadbeat-based DPC method is proposed firstly to control and generates the harmonic currents of APF. Several simulations achieved in MATLAB/SIMULINK beside different experimental tests obtained from a DSP-based active power filter are conducted to illustrate and prove the effectiveness and superior performance of the proposed control system. As a result, the THD of grid current decreases from 22% to 3.2% under steady state where dynamic response under with/without compensation validate significant transient response lower than 5ms.
    Keywords: Active Power Filter, Direct Power Control, Digital Control
  • Reyhaneh Ejlali, Saeed Haji-Nasiri *, Alireza Kashaniniya, Arash Dana Pages 109-121
    In Junctionless transistors, the source-channel-drain doping is of the same type and level, hence, the process of making Junctionless transistors is easier than inverting mode transistor. Despite this benefit, reducing the transconductance of Junctionless transistors due to reduced carrier velocity makes the operation of this type of transistor difficult for analog, radio frequency and high frequency noise usages. An effective method that increases the trans-conductance of Junctionless transistors without reducing efficiency is using a heterogeneous structure in the channel. In the present article, using Si and Si1-xGex materials in the channel is proposed and modeled so as to enhance the transconductance of Junctionless transistor. The special structure of the proposed transistor, called JL-Si / Si1-xGex, eliminates the intervalley scattering between valleys of ∆2 and ∆4. This increases the velocity of the electron and consequently enhances the transconductance. The outcomes of the modelling of the proposed JL-Si / Si1-xGex heterostructure transistor indicate the maximum transconductance of 2.5 mS / um, which increases 50% compared to similar silicon transistor. Moreover, calculations which are extracted from modelling demonstrate that the proposed JL-Si / Si1-xGex transistor has a unity gain cutoff frequency of 750 GHz, minimum noise figure of 65.0 dB, and an available gain of 28.5 dB. The parameters of cut-off frequency, minimum noise figure and available gain of the proposed JL-Si / Si1-xGex transistor have been improved by 34%, 62.5% and 53%, respectively, compared to the JL-Si transistor with similar dimensions. The proposed device can be suitable candidate for RFIC applications.
    Keywords: Junctionless transistors, Hetrostructure Si, Si1-xGex, radio frequency, high frequency noise, transconductance, Cutoff frequency
  • Behrooz Shahriari *, Vahid Ghorbanian Kerdabadi, Mostafa Nazemizadeh Pages 123-136
    As regards to daily developments in micro/nano technology and very special intricate missions in micro/nano scale, many researches focused on manipulation and movement in correspond scales. Micro-grippers are end effectors of micro/nano manipulation systems which perform some duties such as holding, picking up, moving and cutting. In this research a micro-gripper has been introduced which consists of two perpendicular Micro-beams. Each Micro-beam has an elastic layer and two piezoelectric layer. One of these piezoelectric layers is used for actuation and another one for sense and feedback control. First static equations of Micro-beam presented. Kinematics of Micro-gripper including direct and inverse kinematics and static displacement has been presented. Eventually Micro-gripper workspace for a Micro-beam’s ultimate displacement has been specified. The results have been verified by FEM software. The difference between the analytical results of displacements in different directions with the corresponding results of finite element software output is about 2 percent. Therefore, the results indicate the accuracy and efficiency of the proposed method and the current research can be a framework and foundation for the analysis of similar systems with more complex geometry.
    Keywords: Microelectromechanical systems (MEMs), Micro-gripper, Displacement, Piezoelectric
  • Sajjad Pourhabili, Reza Razaghi * Pages 137-146
    In this paper, the air flow around a root airfoil model of horizontal axis wind turbine, namely SG6040 is numerically simulated using finite volume method by three turbulence modelling k-ω, k-ω SST, and Spalart-Allmaras in two Reynolds Number of 137,122 and 149,969 and at 0 to 10 degrees angles of attack. The main objective of this paper is to provide a proper numerical model for simulating the root airfoils of wind turbines with small rotor sizes. Also, the effect of angles of attack and Reynolds number on aerodynamic coefficients were investigated and the results were compared with each other. The results show that the k-ω SST turbulence model presents better results than other models and is more consistent with experimental results. Also, by increasing Reynolds number, turbulence models seem to have the same trend and the greatest differences occur in the low Reynolds numbers. The results obtained in this case study can play a significant role in designing wind turbine blades.
    Keywords: Numerical modelling, Root Airfoil of Wind Turbine, Turbulence Modelling, SG6040 Airfoil
  • Mohammad Heidari * Pages 147-158
    In this study, a comparison among the empirical mode decomposition, ensemble empirical mode decomposition and Morlet continuous wavelet transform in fault diagnosis of bearings are performed. A Morlet wavelet support vector machine with one against one strategy that was optimized by a genetic algorithm was used for fault classification. A scale selection criterion based on the maximum relative energy to Renyi entropy ratio is proposed to determine the optimal decomposition scale for wavelet analysis. A comparison between the performances of optimized and non-optimized of support vector machines were also carried out. Vibration signals were collected by a test rig for different fault of a bearing such as normal case, bearing with inner and outer race fault, and bearing with ball fault and combine fault. After the processing of vibration signals their frequency components, several statistical features were extracted from each frequency component as input of wavelet support vector machine for the fault classification of ball bearings. For reducing of time and process of fault diagnosis, optimum feature sets of statistical parameters are selected by Utans method. K-fold cross validation method is used for evaluation of classifier. The results show that continuous wavelet transform with Morlet base has higher accuracy with respect to other methods in fault classification of bearings.
    Keywords: Wavelet Transform, Empirical Mode Decomposition, Wavelet Support Vector Machine, Genetic algorithm
  • Pariya Abbasi, Hossein Taghipour *, Mohammad Damghani Nouri Pages 159-174

    Today, with advances, researchers are looking for a way to prevent human and financial damage from collisions. In this research, the energy absorption of nanocomposite structures with different percentages of clay and nan osilica nanoparticles along with diethylene triamine has been investigated using epoxy resin polymer and nanoparticles. And the samples under compressive axial loading have absorbed different amounts of energy. Therefore, the purpose of this study is to investigate the different effects of nanomaterials and different percentages. The design of this experiment has been done by Design-Expert software with a parametric study and Box Behnken Design (BBD). The range of changes in nanomaterials was 0-0.4 % and also diethylene triamine with weight percentages of 1, 3, and 5 % was used. The results show that the materials used in the study had a positive effect on energy absorption and the failure of the structure and the sample with weight percentages of 0.4% nano clay, 0.4% nano-silica, and 3% diethylenetriamine is the most optimal energy absorption mode. Has had a special.

    Keywords: energy absorption, nano composite, quasi-static test, nano clay, Nano silica
  • Hassan Hosseinzadeh *, Ali Ghiami Bajgirani, Mohadeseh Delavarian Pages 175-193
    Automatic pavement crack detection is essential for assessing road maintenance and ensuring safe driving. Traditional crack detection has problems such as low efficiency and lack of complete detection. This study aims to solving the problems of traditional crack detection methods and using deep learning models. We proposed a method based on object detection algorithms for pavement crack detection and discussed the latest YOLOv5 series models for pavement crack detection while explaining the theoretical concepts. Finally, a crack detection model and effective pavement management is presented. The proposed model can determine the type, position and geometric characteristics of cracks accurately and at a higher speed in comparison with other methods. For this purpose, the images that had been taken from the asphalt of Mashhad roads were used to train and evaluate the model. Images were labeled for both linear crack and surface crack. Proposed model is developed using five YOLOv5 series algorithms and transfer learning and were evaluated for accuracy and speed of prediction. The models’ accuracy is between 77 to 98% and the prediction speed is between 17.4 to 105 milliseconds, which indicates the optimal performance of the models. The v5s model with 92.8% accuracy and a speed of 23.9 ms is selected as the final model for real prediction of cracks in one of the main thoroughfares of Mashhad. Based on the dimensions and the type of predicted crack and the use of the proposed decision tree, the maintenance approach for each part was determined.
    Keywords: Pavement management, Crack, machine learning, Deep learning, YOLOv5
  • Mohsen Abedi * Pages 195-204
    In this research, utilizing the concepts of thermohydraulic theory, optimization of cost due to the scale formation in heat exchangers. The objective function involves the minimization of the energy consumption and production losses. First, via ASPEN we simulated shortcuts of exchangers in order to examine the effects of temperature and velocity on the scale formation. The project optimization was done by GAMS and due to the presence of nonlinear terms in the scale rate equations using CONOPT solver. For better results, Heat Exchanger 4131 and 4132 in Khorasan petrochemical Co. urea unit were used.The investigation shows that for the twin exchangers under study, first, the scale formation reduces cooling water flow by up to 40% in E4132. Second, the optimal values for minimizing cost of scale formation in the exchangers occurs at a cooling water flow rate of 152442.75 kg/h for the exchanger 4132 to reduce the cost by 15%.
    Keywords: Thermohydraulic Theory, Scale, Heat exchanger, modeling, Optimization
  • Akbar Asgharzadeh-Bonab *, MohamamdTaghi Partovi, Reza Edris Abadi Pages 205-219

    Nowadays, with the expansion of various methods of obtaining information from different systems and digital cameras, the use of image processing has been widely used. Due to the increase in the huge amount of data in the industry and the need to control and monitor this amount of data, the use of image processing methods has been widely used in various industries. The analysis of these data at different levels, including the control of production line processes, is one of the most up-to-date methods in the quality control system of the statistical process of products. Therefore, using new approaches for data monitoring and quality control of manufactured products can be considered as a fruitful method. The aim of the current research is to provide a model to control the quality of manufactured products based on the image processing technique approach and using fuzzy transformations for image compression and image data processing. In order to validate the results of this research, MATLAB software was used and the developed model was compared with previous studies. The simulation results show that the proposed GLR control chart is effective in reducing the error and increasing the detection accuracy. So that in the first image after applying the changes in brightness, the warning showed that this represents the proper performance of the proposed control chart against the changes.

    Keywords: Quality control pattern, Fuzzy transformations, Image processing technique, GLR control chart
  • Salim Bavandi, Hamid Bigdeli *, Javad Tayebi Pages 221-233

    Undoubtedly, the best tool to help military decision-makers and commanders choose the appropriate strategy is to formulate models that are as close to the real world as possible. This is possible when these problems are presented in conditions of uncertainty. In this research, a multi-period dynamic interdiction problem in fuzzy stochastic conditions is investigated. In general, interdiction problem, scarce resources are allocated to degrade the enemy, whose behavior is formatted by the network optimization problem. In this problem, the defense forces in the role of interdictor try to minimize the maximum flow during the period so that at each stage the interdictor and the enemy are fully aware of the performance of the other side. Edge capacities in this model are considered as fuzzy stochastic variables. To solve the proposed model, first, the fuzzy stochastic dynamic interdiction problem is transformed into the deterministic dynamic interdiction problem with the help of the concepts of probability measure, credibility measure and chance constraint programming. Then, by creating the crisp two-level problem created by duality, it is transformed into a single-level problem, and then it is solved by using the generalization of Banders decomposition algorithm. Finally, the validity of the problem is evaluated by providing a numerical sample.

    Keywords: Network interdiction, Fuzzy random variable, Credibility measure, Probability measure, Benders decomposition