فهرست مطالب

مجله کنترل
سال هفدهم شماره 2 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/10
  • تعداد عناوین: 9
|
  • وحید محمدزاده ایوقی، مهدی علیاری شوره دلی* صفحات 1-23

    مدل های مبتنی بر یادگیری عمیق عملکرد بسیار مناسبی در مدل سازی مسایل پیچیده در بینایی ماشین و پردازش زبان طبیعی از خود نشان داده اند که این موضوع به ماهیت غیرخطی و فراپارامتری این مدل ها نسبت داده می شود. روش های شناسایی سیستم های غیرخطی، می تواند از ابزارهای توسعه یافته در حوزه یادگیری عمیق بهره مند شوند که این امر موجب گسترده شدن ابزارهای موجود برای انتخاب یک مدل مناسب خواهد شد. ازاین رو، در این مقاله قصد داریم تا روش ها و ساختارهای موجود در یادگیری عمیق را از دیدگاه شناسایی سیستم های غیرخطی مرور کنیم. اگرچه مرور نسبتا جامعی از ابزارهای قابل استفاده در حوزه شناسایی سیستم های غیرخطی ارایه خواهد شد، اما تمرکز اصلی این پژوهش بر کاربرد مدل های متغیر پنهان در شناسایی فضای حالت غیرخطی است. مدل های متغیر پنهان دسته ای از مدل های یادگیری عمیق هستند که در گروه مدل های مولد قرار می گیرند. نسخه اصلی این مدل ها، تنها قابلیت تولید داده های ایستا را داراست. اما با ترکیب شبکه های عصبی بازگشتی و خود رمزنگار تغییراتی، قابلیت تولید داده های ترتیبی برای این مدل ها نیز فراهم شده است. همچنین نسخه  ساختاریافته ای از این مدل ها نیز که  منطبق بر سیستم های کنترل است، ارایه خواهد شد. مطالعه انجام شده نشان می دهد که عملکرد این مدل ها با مدل های پیشین و کلاسیک موجود، قابل قیاس است.

    کلیدواژگان: مدل های یادگیری عمیق، شناسایی سیستم های غیرخطی، مدل های متغیر پنهان، خود رمزنگار تغییراتی
  • محمدجواد احمدی، محمد سینا الله کرم، پریسا عبدی، سید فرزاد محمدی، حمیدرضا تقی راد* صفحات 25-46

    با پیشرفت های هوش مصنوعی در در دهه اخیر، استفاده از داده تصویری و ویدیویی و فن آوری های مبتنی بر پردازش تصویر برای خودکارسازی روش های جراحی و آموزش آن، رونق یافته است. امروزه در بیش تر اتاق های عمل از یک یا چند دوربین و یا دستگاه ثبت اطلاعات استفاده می شود تا داده مهم پزشکی برای انجام تحلیل های بعدی ذخیره شوند. از این اطلاعات تصویری می توان برای طراحی و توسعه سامانه های خودکار هدایت تصویری با هدف کمک به پزشک متخصص حین جراحی و آموزش آن استفاده کرد. هم چنین، این سامانه ها می توانند به عنوان مغز ابزارهای رباتیکی کمک جراح فعالیت کنند. یک سامانه هدایت تصویری جراحی نیاز به قسمت های مختلفی دارد. از مهم ترین این قسمت ها می توان به تشخیص، بخش بندی و ردیابی ابزارها و نواحی مهم جراحی، تشخیص مراحل، حرکات و ژست ها، و تشخیص مهارت های جراحی اشاره کرد. خودکارکردن این بخش ها با استفاده از پردازش تصویر و بینایی ماشین کمک می کند، تا سامانه درک مستقل و عمیقی از صحنه جراحی داشته باشد. در این مقاله ابتدا تعدادی از مجموعه داده های تصویری مهم مربوط به جراحی معرفی شده، و سپس شماری از پژوهش های اثرگذار در زمینه پردازش تصویر و بینایی ماشین در کاربردهای ذکرشده با هدف ایجاد اجزای یک سامانه خودکار هدایت تصویری جراحی، معرفی شده و زمینه های تحقیقاتی پیش رو معرفی می شوند.

    کلیدواژگان: بینایی ماشین در جراحی، سامانه هدایت تصویری جراحی، تشخیص و بخش بندی، تشخیص مرحله، اریابی مهارت
  • محمد لطفی، محمدباقر منهاج* صفحات 47-79

    امروزه با پیشرفت صنعت و فناوری، شاهد پیچیده تر شدن روزافزون سیستم ها هستیم. این پیچیدگی در صنعت، مستلزم پیشرفت موازی برای کنترل کننده ها نیز بوده است که نیازمندی به سیستم های کنترل یا کنترل کننده های پیشرفته و هوشمند را چندین برابر کرده است. یکی از مهم ترین معیارها در طراحی هر سیستم کنترلی، شناخت دقیق سیستم یا به بیان دقیق تر مدل سازی سیستم است. با در نظر گفتن این دو چالش، در این مقاله به بررسی سیستم های هوشمند و به طور خاص شبکه های عصبی از دیدگاه تیوری کلاسیک و کاربرد آن ها در مدل سازی و کنترل سیستم های پیچیده پرداخته می شود. در این راستا، ابتدا عنصر اصلی شبکه های عصبی یعنی نرون معرفی شده و انواع مدل آن (جمعی و شعاعی) ارایه می گردد. سپس انواع شبکه های عصبی از قبیل شبکه های عصبی پرسپترون چندلایه (MLP)، شبکه های عصبی شعاعی پایه (RBF) و شبکه های عصبی بازگشتی (RNN) تشریح می گردند و در مورد تعداد لایه ها و تعداد مناسب نرون های لایه های پنهان این شبکه های عصبی برای کاربردهای مختلف و به خصوص جهت تقریب توابع غیرخطی بحث می شود. در ادامه سعی می شود که پلی بین مفاهیم و اصطلاحات شبکه های عصبی (دنیای هوشمند) و دنیای کلاسیک زد و از دیدگاه تیوری کلاسیک آن ها را موردبررسی قرار داد. نشان داده می شود که از دیدگاه تیوری کلاسیک، یک شبکه عصبی را می توان به عنوان یک ساختار مدل و وزن ها و بایاس های آن را به عنوان پارامترهای مجهول این ساختار در نظر گرفت. در شبکه های عصبی، از الگوریتم های یادگیری برای تعیین پارامترهای مجهول شبکه (وزن ها و بایاس ها) استفاده می شود. در این راستا، الگوریتم های یادگیری شبکه های عصبی از دیدگاه تیوری کلاسیک و به طور خاص در ارتباط با بهینه سازی عددی موردمطالعه و بررسی قرار می گیرند و یک پل ارتباطی میان الگوریتم های یادگیری و روش های بهینه سازی عددی زده خواهد شد و در ادامه مهم ترین الگوریتم های یادگیری شبکه های عصبی به همراه مزایا و معایب آن ها معرفی می شوند. در پایان نیز به دو مورد از کاربردهای مهم شبکه های عصبی، مدل سازی و کنترل، پرداخته می شود و برای هر یک از کاربردهای مذکور، مثال های مختلفی ارایه می گردد تا کارایی شبکه های عصبی به وضوح مشاهده شود.

    کلیدواژگان: سیستم های هوشمند و شبکه های عصبی - تئوری کلاسیک - شناسایی و کنترل
  • علی خاکی صدیق*، سپیده نصراللهی صفحات 81-111

    برخی از مهندسان و پژوهشگران حوزه علم مهندسی کنترل در دو دهه اخیر به روش های تحلیل و طراحی سیستم های کنترل داده راند رو آورده اند. ویژگی اصلی روش های تحلیل و طراحی سیستم های کنترل داده راند پشت سر گذاشتن مدل و فرضیات وابسته به آن است. این رویکردها با اتکا بر وفور داده های ارزان و قابل اطمینان در سیستم های پیچیده و پیچیده تطبیقی واقعی، به دنبال روش هایی هستند که بتوان سیستم را تنها با داده های اندازه گیری شده و بدون استفاده صریح یا ضمنی از مدل، تحلیل و کنترل کرد. در این مقاله، پس از ارایه کلیات رویکرد طراحی سیستم های کنترل مدل پایه و به ویژه روش های طراحی سیستم های کنترل تطبیقی و مقاوم، اصول رویکرد طراحی سیستم های کنترل داده راند ارایه شده است. در بررسی روش های طراحی سیستم های کنترل داده راند، آن ها را به روش های مبتنی بر یادگیری ماشین و محاسبات نرم و هم چنین روش های مبتنی بر روش های سنتی تحلیل و طراحی سیستم های کنترل، که به اختصار روش های کلاسیک نامیده شده اند، تقسیم بندی کرده ایم. در این مقاله، پس از مروری سریع بر روش های مبتنی بر یادگیری ماشین و محاسبات نرم، روش های کلاسیک این حوزه با تفصیل بیش تری ارایه شده اند.

    کلیدواژگان: کنترل داده راند، طراحی سیستم، روش های کلاسیک، یادگیری ماشین، کنترل مدل پایه
  • محمدحسین روحی، ایمان ایزدی* صفحات 113-127

    در این مقاله، مرور روش های مختلف شناسایی الگو و تجزیه و تحلیل شباهت در سیستمهای هشدار و تاثیر این روش ها در بهبود کارایی این سیستمها، با تمرکز بر هجوم هشدار ارایه خواهد شد. با تجزیه و تحلیل انواع مختلف هشدارها و الگوهای آنها، امکان پیشبینیهای دقیقتر، واکنش به موقع و بهبود نگهداری سیستم فراهم میشود. همچنین در این مقاله به پیشرفتهای اخیر فناوری که این روش ها را تقویت کردهاند اشاره میشود. به طور خاص نقش پیشرفتهای اخیر در حوزه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در بهبود روش های شناسایی الگو و تجزیه و تحلیل شباهت به ویژه در زمان هجوم هشدار بررسی خواهد شد. استفاده از این فناوریهای نوین در سیستمهای مدیریت هشدار سنتی راه را برای بهبود قابل توجه در ایمنی صنعتی هموار میکند. در این راستا نمونه هایی از صنایع مختلف برای مشخص شدن کاربرد عملی و تاثیر این روش ها عنوان خواهد شد.

    کلیدواژگان: سیستمهای مدیریت هشدار، هجوم هشدار، شناسایی الگو، تجزیه و تحلیل شباهت، ایمنی صنعتی
  • علی اکبر افضلیان*، مرتضی پیرمحمد طلاتپه صفحات 129-147

    سیستم های کنترل شبکه ای (NCS) یک زمینه جدید در سیستم های کنترل است که با استفاده روزافزون از شبکه های ارتباطی در سیستم های کنترل پدید آمده است. NCSبه سیستم کنترلی اطلاق می شود که در آن حسگرها، محرک ها و کنترل کننده ها از طریق یک شبکه ارتباطی داده به هم متصل می شوند و امکان نظارت و کنترل از راه دور سیستم را فراهم می کنند. استفاده از شبکه های ارتباطی در سیستم های کنترل مزایای متعددی از جمله، کاهش هزینه سیم کشی، افزایش انعطاف پذیری و بهبود مقیاس پذیری را به همراه دارد. با این حال، ادغام شبکه های ارتباطی در سیستم های کنترل، چالش های جدیدی مانند تاخیر در ارسال داده، از دست دادن بسته های داده و ازدحام در شبکه را نیز به همراه خواهد داشت، که به روش های جدید برای مدل سازی و طراحی سیستم کنترل نیاز دارد. تحقیقات در کنترل سیستم های شبکه ای بر توسعه روش های جدید برای مدل سازی، تخمین، شناسایی و طراحی سیستم کنترل، متمرکز است که تاثیرات شبکه های ارتباطی بر رفتار سیستم را در نظر می گیرد. به طور کلی، زمینه NCSیک حوزه تحقیقاتی مهم است زیرا امکان توسعه سیستم های کنترل کارآمدتر و انعطاف پذیرتر را فراهم می کند که می توانند در طیف گسترده ای از کاربردها اعمال شوند. NCS را می توان در کاربردهای مختلفی مانند اتوماسیون صنعتی، شبکه های هوشمند انرژی، سیستم های حمل و نقل و اتوماسیون ساختمان یافت. این مقاله با بیان پیدایش سیستم های کنترل از حوزه زمان پیوسته تا کنترل شبکه ای، به مقایسه آن با سیستم های کنترل سنتی می پردازد. در ادامه، مهم ترین چالش ها در NCS و راه کارهای آنها پرداخته خواهد شد. ضمن مرور کارهای تحقیقاتی انجام شده در ایران و سایر کشورها، برخی کاربردهای مهم کنترل شبکه ای نیز مورد بحث قرار می گیرد. در انتها، سمت گیری های احتمالی پیش رو در توسعه سیستم های کنترل شبکه ای ارایه خواهد شد.

    کلیدواژگان: سیستم های کنترل شبکه ای، شبکه حسگرها، محدودیت های شبکه داده، توپولوژی شبکه، متحرک های متصل خودران
  • مهسا رجبی، حمید خالوزاده* صفحات 149-163

    سری های زمانی مالی اساسا پیچیده، دینامیک، نویزی، غیرخطی، غیرپارامتری و آشوبگونه هستند، لذا پیش بینی بازارهای مالی به عنوان یکی از چالش برانگیزترین زمینه ها در حوزه مهندسی و اقتصاد مطرح می باشد. با پیشرفت روزافزون هوش مصنوعی و روی کارآمدن روش های نوین یادگیری عمیق، مساله پیش بینی بازار سهام با تحولات چشمگیری بخصوص در زمینه مدل های پیاده سازی و نیز حجم عظیمی از انواع داده های ورودی همراه شده است. چهار گام مهم برای ایجاد یک ساختار پیش بینی هوشمند سیستماتیک شامل: ورودی های مدل، انتخاب الگوریتم های پیش بینی و ارایه ساختار کلی مدل پیش بین، بکاربردن توابع خطای متناسب با مساله جهت آموزش الگوریتم یادگیری و در نهایت ارزیابی صحیح نتایج با توجه به معیارهای مورد نظر می باشد. در این مقاله مرور جامعی بر رویکردهای اخیر مساله پیش بینی بازار سهام با تمرکز بر چهار عامل فوق ارایه گردیده است. مهم ترین دست آورد های این مقاله عبارتند از: 1- بررسی همه جانبه مساله شامل: مرور انواع ورودی های مدل، ساختارهای مختلف پیش بینی، آموزش مدل و انواع توابع خطای بکار برده شده، و نیز سنجه های ارزیابی نتایج، بصورت کاملا طبقه بندی شده و ساختاریافته بطوریکه نقشه راه مساله و چالش های موجود را بسادگی در اختیار علاقه مندان قرار دهد و هر بخش زمینه پژوهشی مهمی را به پژوهشگران ارایه نماید. 2- تحلیل کامل هر بخش، مشخص کردن کاربرد هریک از روش ها و بحث و بررسی مزایا و معایب آن ها براساس آخرین پیشرفت ها و ارایه چشم اندازهایی از مرزهای پژوهشی مساله 3- مشخص کردن مسیر تحقیقاتی درحال انجام، رویکردهای آینده و مسایل باز جهت کمک به محققان و پژوهشگران علاقه مند به این حوزه.

    کلیدواژگان: بازارهای مالی، پیش بینی سری زمانی، روش های یادگیری عمیق، توابع خطا، سنجه های ارزیابی
  • محسن منتظری* صفحات 165-177

    یکی از اجزای بسیارمهم و اساسی در هر پلنت صنعتی از قبیل پالایشگاه، نیروگاه ،کارخانه سیمان، صنایع خودروسازی و... سیستم کنترل آن می باشد، که وظیفه تامین ایمنی، کارایی، بهره برداری بهینه و با راندمان بالا، برآورده کردن الزامات زیست محیطی و پاسخ دادن مناسب به درخواست های بهره بردار را بر عهده دارد. با پیشرفت فناوری، طراحی و پیاده سازی سیستم های کنترل و تجهیزات مرتبط کاملا دگرگون شده و از سیستم های کنترل پنیوماتیک و نیمه خودکار به سیستم های الکترونیکی و هوشمند ارتقاء یافته به طوری که تحول فناوری تجهیزات کنترلی چندین برابر تجهیزات اصلی مکانیکی پلنت های صنعتی می باشد.در این مقاله چند فناوری های جدید به همراه نکات کاربردی مربوطه در تحقق سیستم های کنترل در پلنت های صنعتی از قبیل: ترانسمیتر خبره ، حسگر نرم ،کنترل کننده PIDبا تنظیم خود کارضرایب ، عملگر هوشمند ، شبیه ساز سخت افزار در حلقه ، همزاد دیجیتال ، کاربرد هوش مصنوعی و یاد گیری ماشین باختصار مورد بررسی قرار می گیرد. امروزه هنگام کار با سیستم های کنترل صنعتی، آشنایی با این مباحث بسیار ضروری می باشد.

    کلیدواژگان: کنترل صنعتی، فناوری جدید تحقق، ترانسمیتر هوشمند، عملگر هوشمند، PID با تنظیم خودکارضرایب، همزاد دیجیتال، هوش مصنوعی
  • سعید عادلی پور، محمد حائری* صفحات 179-194

    بهره گیری از مفاهیم رایانش ابری و محاسبات توزیع یافته، مزایای متنوعی نظیر عملکرد بهتر، امکان برون سپاری محاسبات پیچیده و مقیاس پذیری سریع را در بسیاری از سیستم های کنترل شبکه ای مانند شبکه های هوشمند انرژی، ساختمان های هوشمند، حمل و نقل هوشمند و... ایجاد کرده است. از طرف دیگر، خطر افشا شدن اطلاعات مهم، دست کاری شدن آن ها توسط عوامل خارجی و کاهش اعتماد عمومی به روش های کنترل غیرمتمرکز و توزیع یافته که در آن عامل ها ممکن است به دلایل مختلف مایل به اشتراک گذاری اطلاعات نباشند، از مهم ترین چالش های موجود در کنترل سیستم های سایبرفیزیکی است. این مقاله به مرور روش های کنترل رمزنگاری شده، که با حفظ حریم خصوصی به برخی از این چالش ها پاسخ می دهند، می پردازد. در این روش ها، محاسبات مورد نیاز به طور مستقیم بر روی سیگنال های رمزنگاری شده انجام می شود و نیازی به باز کردن رمز و در معرض خطر قرار دادن اطلاعات مهم وجود ندارد. این کار امکان دسترسی حمله کننده ها به اطلاعات حیاتی سیستم کنترلی را بسیار محدود می کند و از آن جایی که برای طراحی حملات پیچیده تر عموما به اطلاعات به دست آمده از سیستم نیاز است، حفظ خصوصی بودن سیگنال ها در تمام حلقه ی کنترل احتمال طرح حمله های سایبری پیچیده تر را نیز به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. از این رو در این مقاله، رمزنگاری هم ریختی و محاسبات چندجانبه ای امن به عنوان پایه های حفظ حریم خصوصی و ایجاد روش های کنترلی امن معرفی شده و روش های کنترل و بهینه سازی توسعه یافته بر مبنای آن ها مرور می شوند. کاستی ها و چالش های روش های موجود بحث شده و مسیر آینده ی تحقیقات در این رویکرد نوظهور در مهندسی کنترل ترسیم می شود.

    کلیدواژگان: کنترل امن، کنترل رمزنگاری شده، سیستم های سایبرفیزیکی، حفظ حریم خصوصی، محاسبات چندجانبه امن، رمزنگاری هم ریختی
|
  • Vahid Mohammadzadeh Ayooghi, Mahdi Aliyari-Shoorehdeli* Pages 1-23

    Deep learning-based models appropriately perform in modeling complex problems in computer vision and natural language processing (NLP). With this in mind, nonlinear system identification methods can benefit from tools developed in deep learning, leading to enriched frameworks to choose from. For this purpose, we are going to review some potential structures and methods of deep learning that can be used in nonlinear system identification. Although we comprehensively review the applicable tools of deep learning to system identification, this paper mainly focuses on using latent variable models (LVM) for identifying nonlinear state space models. LVMs are powerful tools for extending generative models primarily developed for only generating static data, yet by a combination of recurrent neural network (RNN) and variational auto-encoders (VAE), they can also generate sequential data. A structured version of introduced models compatible with control systems will also be given. The study shows that the deep learning models have a comparative performance to traditional and classic ones.

    Keywords: Deep learning, nonlinear system identification, latent variable models, VA
  • MohammadJavad Ahmadi, MohammadSina Allahkaram, Parisa Abdi, S-Farzad Mohammadi, Hamid D. Taghirad* Pages 25-46

    Due to recent advancements in artificial intelligence, the utilization of image and video data along with image processing technologies has been significantly used in automating surgical procedures and their training. Today, one or more cameras or imaging devices are commonly used in most operating rooms to capture crucial medical information for further analysis. These visual data can be leveraged to design and develop automated image-guided systems aimed at assisting specialized surgeons during procedures and facilitating their training. Furthermore, these systems can serve as the cognitive knowledge for assisting surgical robots. An image-guided surgical system comprises of various components, among which the identification, segmentation, and tracking of surgical instruments and critical anatomical regions, phase recognition, motion analysis, and gesture recognition, and more importantly as surgical skill assessment, are the most crucial components. Automating these components by the use of image processing and machine vision will certainly contribute to the system's deep and independent understanding of the surgical scene. This article introduces the important datasets relevant to image processing and machine vision in surgical applications. Subsequently, several research endeavors in the realm of image processing, machine vision, on the above-mentioned applications are presented, and some prospect research areas are introduced.

    Keywords: Machine Vision in Surgery, Image-guided surgical system, Detection, Segmentation, Phase Recognition, Skill Assessment
  • Mohammad Lotfi, MohammadBagher Menhaj* Pages 47-79

    In recent years, with the advancement of industry and technology, we see that systems are becoming more and more complex. This complexity in the industry has required a parallel progress in control systems (controllers), which has multiplied the need for advanced and intelligen t controllers. One of the most important criteria in the design of any control system is the accurate knowledge of the system or, more precisely, the modeling of the system. Considering these two challenges, this paper examines intelligent systems and specifically neural networks from the perspective of classical theory and their application in modeling and control of complex systems. At first, the basic element of neural networks, i.e. neuron, is introduced and its types of models (collective and radial) are also presented. Then the types of neural networks such as multilayer perceptron neural networks (MLP-NN), radial basis neural networks (RBF-NN) and recurrent neural networks (RNN) are described and the appropriate number of layers and also the appropriate number of neurons in the hidden layers in neural networks for different applications and especially for the approximation of nonlinear functions (modeling) are discussed. Then, it is tried to build a bridge between the concepts of neural networks (intelligent world) and the concepts of classical world and analyze neural networks from the perspective of classical theory. It is shown that from the point of view of classical theory, a neural network can be considered as a model structure and its weights and biases as unknown parameters of this structure. In neural networks, learning algorithms are used to determine the unknown parameters of the network (weights and biases). Therefore, learning algorithms of neural networks are studied from the point of view of classical theory and specifically in relation to numerical optimization and a bridge will be built between learning algorithms and numerical optimization methods. Also, the most important neural network learning algorithms are introduced along with their advantages and disadvantages. In the end, two important applications of neural networks, modeling and control, are discussed and for each of these applications, several illustrative examples are presented and simulated to show the effectiveness of neural networks.

    Keywords: Intelligent systems, neural networks, Classical theory, Identification, control
  • Ali Khaki-Sedigh*, Sepideh Nasrollahi Pages 81-111

    Over the past two decades, an increasing number of engineers and researchers in the field of control engineering have shifted their focus towards data-driven methods for system analysis and design. The defining characteristic of these data-driven approaches is their departure from conventional models and their associated assumptions. Instead, these methods harness the wealth of readily available, cost-effective, and reliable data derived from real, complex, and complex adaptive systems. Their primary objective is to facilitate system analysis and control solely through measured data, without relying on explicit or implicit model utilization. In this article, we commence by presenting an overview of the design principles embedded in model-based control systems, with a specific emphasis on adaptive and robust control system design methods. Subsequently, we delve into the fundamental principles of data-driven control system design. To comprehensively examine these data-driven methods, we categorize them into two groups: those grounded in machine learning and soft computing, and those based on traditional control systems analysis and design methods, often referred to as classical methods. Within this article, we initiate with a concise review of machine learning and soft computing-based methods before delving into a more comprehensive exploration of classical methods in this field.

    Keywords: data-driven control, system design, classical methods, machine learning, model-based control
  • MohammadHossein Roohi, Iman Izadi* Pages 113-127

    In this paper, recently proposed methods of pattern recognition and similarity analysis in alarm management systems are reviewed, and the impact of these methods on improving the efficiency of these systems, with emphasis on alarm floods, is discussed. Various types of alarms and their patterns are analyzed, highlighting the potential for more precise predictions, timely response strategies, and improvements in system maintenance. The technological advancements that have strengthened these methods are explained. More specifically, the role of recent advancements in artificial intelligence and machine learning in enhancing pattern recognition and similarity analysis, especially during alarm floods, is studied. The combination of these modern technologies with traditional alarm management systems paves the way for significant improvements in industrial safety. Examples from various industries are provided to demonstrate the practical application and impact of these methods.

    Keywords: Alarm management systems, Alarm flood, Pattern recognition, Similarity analysis, Industrial safety
  • Ali A. Afzalian*, Morteza Pirmohammad Talatape Pages 129-147

    Networked Control Systems (NCS) is a new field in control systems that has emerged by the use of communication networks in control systems. NCS refers to a control system in which sensors, actuators, and controllers are connected via a communication network and enable remote monitoring and control. The use of communication networks in control systems have many advantages, like reducing the cost of wiring, increasing flexibility, and improving scalability. However, the integration of communication networks in control systems will also carries new challenges such as data transmission delay, data packet loss, and network congestion, that require new methods for modeling and designing control systems. Research in the networked control systems is focused on the development of new modeling, estimating, identifying, and designing methods, which the effects of communication networks on the system’s behavior will be taken into account. In general, the field of NCS is an important research area because it allows the control systems to be applied in a wide range of applications and develop it in more efficient and flexible way. NCS can be found in various applications such as industrial automation, smart energy grids, transportation systems, and house automation. This article describes the emergence of control systems from the field of continuous time to networked control and compares it with traditional control systems. Furthermore, the most important challenges in NCS and related approaches will be discussed. Important applications of networked control systems by reviewing some featured case studies in Iran and other countries are also discussed. In the end, possible future directions in the development of networked control systems will be presented.

    Keywords: Networked control systems, Sensor networks, Data network constraints, Network topology, Connected autonomous vehicles
  • Mahsa Rajabi, Hamid Khaloozadeh* Pages 149-163

    Financial time series are fundamentally complex, dynamic, noisy, non-linear, non-parametric and chaotic, so forecasting financial markets is one of the most challenging fields in engineering and economics. With the increasing progress of artificial intelligence and the emergence of deep learning methods, the problem of stock market forecasting has been faced with significant developments, especially in the field of prediction models and big data. Four important steps to create a systematic intelligent forecasting model include model inputs, selection of forecasting algorithms and design of the general structure of the forecasting model, using appropriate loss functions to train the algorithm and finally suitable evaluation of the results, according to the desired criteria. In this paper, a comprehensive review of recent approaches to stock market forecasting is provided, focusing on the above steps. The most important achievements of this paper are: 1- A comprehensive review of the problem, including: reviewing the types of model inputs, different prediction structures, training the model and types of loss functions used, and the evaluation metric of the results, in a fully classified and structured way to easily provide the road map and existing challenges for the enthusiasts and also an important research field of each section for the researchers. 2- Complete analysis of each part, specifying the application of each method and discussing their advantages and disadvantages based on the latest developments and providing perspectives on the research boundaries. 3- Determining the ongoing research path, future approaches and open issues for researchers interested in this field.

    Keywords: Financial markets, time series forecasting, deep learning methods, loss function, evaluation metric
  • Mohsen Montazeri* Pages 165-177

    One of the most important and basic components in every industrial plant such as refinery, power plant, cement factory, automotive industry, etc. is its control system, Which is responsible for ensuring safety, performance, optimal operation with high efficiency, meeting environmental requirements and responding appropriately to user requests. With the advancement of technology, the design and implementation of control systems and related equipment has been completely changed and upgraded from pneumatic and semi-automatic control systems to electronic and intelligent systems so that the evolution of control equipment technology is several times the main mechanical equipment of industrial plants. In this article, some new technologies with related practical points for the implementation of control systems in industrial plants such as: Smart Transmitter, Soft Sensor, Autotuning PID Controller, Intelligent Actuators, Hardware in the loop Simulator, Digital twin, Application of artificial intelligence and Machine Learning are briefly reviewed. Today, when working with industrial control systems, familiarity with these topics is very necessary

    Keywords: Industrial Control, New Technology of Implementation, Smart Transmitter, Intelligent Actuator, Auto-Tuning PID Controller, Digital Twin, Artificial Intelligence
  • Saeed Adelipour, Mohammad Haeri* Pages 179-194

    Utilizing cloud computing and distributed computing has led to various advantages like enhanced performance, enabling outsourcing of complex computations, and higher scalability in a vast range of network control systems such as smart energy networks, smart buildings, and intelligent transportation. However, confidentiality breaches and manipulation of sensitive and private information, as well as lack of public trust in cloud-based decentralized and distributed approaches where agents are reluctant to share their information due to privacy concerns are among the emerging challenges in control of cyber-physical systems. This paper reviews the privacy-preserving encrypted control methods that address some of these challenges. In encrypted control methods, all the required computations are performed directly on the encrypted data, and thus, no intermediate decryption of private data is needed. In this way, the access of adversaries to the crucial information of the control system will be very restricted. Since implementing a complex cyberattack usually requires an in-depth knowledge of the system’s data, protecting the privacy of the system’s signals in the entire control loop considerably reduces the possibility of more complex cyberattacks. Therefore, in this paper, homomorphic encryption and secure multi-party computation methods are introduced as the basis for preserving the privacy of data and designing secure control approaches. Then, various control and optimization methods are reviewed. Shortcomings and challenges of existing results are discussed and the roadmap to further research in this emerging topic in control engineering is drawn.

    Keywords: Secure control, Encrypted control, Cyber-physical systems, Privacy-preserving, Secure multi-party computation, Homomorphic encryption