فهرست مطالب

هوش محاسباتی در مهندسی برق - سال چهارم شماره 4 (زمستان 1392)
  • سال چهارم شماره 4 (زمستان 1392)
  • تاریخ انتشار: 1392/11/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مجتبی رستمی کندرودی*، فائزه فریور، مهدی علیاری شوره دلی صفحات 1-12
    در این مقاله، کنترل کننده فازی ساختار متغیر برای ردیابی مسیر و کنترل ارتعاش سیستم مفصل انعطاف پذیر، با استفاده از ضد کنترل آشوب پیشنهاد شده است. بر پایه قضیه پایداری لیاپانوف برای کنترل ساختار متغیر و قوانین سیستم فازی، کنترل کننده ترکیبی غیرخطی هوشمند طراحی شده و شرایط کافی برای کنترل مجانبی جامع به دست آمده است. قوانین سیستم فازی به طور مستقیم از تابع لیاپانوفی که براساس سطوح لغزشی تعریف شده، به دست آمده است؛ به گونه ای که در مساله کنترلی، دینامیک های خطا، پایداری لیاپانوف را برآورده کنند. همچنین، در این مطالعه، از ضد کنترل آشوب برای کاهش زاویه انحراف مفصل انعطاف پذیر استفاده شده است. برای این منظور، لازم است دینامیک آشوبی در سیستم مفصل انعطاف پذیر ایجاد شود. بنابراین، مفصل انعطاف پذیر با سیستم ژیروسکوپ آشوبگونه همزمان شده است. در این مطالعه، مفاهیم کنترل و ضد کنترل با هم برای دستیابی به عملکرد بسیار خوب مفصل انعطاف پذیر، به کار گرفته شده است. کوشش شده است که کنترلر طراحی شده قادر باشد اهداف کنترل و ضد کنترل را با هم برآورده سازد. عملکرد کنترل پیشنهادی از نظر توانایی ردیابی ورودی مرجع، میزان کاهش ارتعاش و مشخصه های پاسخ زمانی سیستم مفصل انعطاف پذیر بررسی شده است. اثر بخشی روش پیشنهادی در کنترل مفصل انعطاف پذیر با پیاده سازی و انجام تست بر روی سیستم مفصل انعطاف پذیر کوانزر تایید شد.
    کلیدواژگان: ژیروسکوپ آشوبگونه، ضد کنترل، کنترل ساختار متغیر، کنترل فازی، مفصل انعطاف پذیر، همزمان سازی آشوب
  • علی دستفان*، حسین یاسمی، سید محمدرضا رفیعی صفحات 13-22
    فیلترهای پسیوهارمونیک (PHF) ساده ترین، ارزانترین و موثرترین راه برای کاهش هارمونیک های ولتاژ و جریان هستند. در طراحی PHF هدف اصلی کاهش هزینه فیلتر و کاهش THD جریان و ولتاژها در نقطه اتصال مشترک (PCC) در حد مجاز تعریف شده در استانداردهاست. در این مقاله، روش های بهینه سازی SPEA برای تعیین پارامترهای PHF استفاده شده است. این روش بر روی یک شبکه 13 باسه IEEE با یک مبدل شش پالسه به عنوان منبع هارمونیک اعمال شد. روش دیگر که Nash GA نامیده می شود، بر اساس بازی غیرهمکاری نقاط بهینه را با عنوان تعادل Nash مشخص می کند. این روش نیز بر روی شبکه 13 باسه تست IEEE شبیه سازی شد. نتایج نشان می دهد که THD و هزینه در این روش در مقایسه با طراحی معمولی کمتر است. برای مقایسه، بخشی از نتایج به دست آمده از این روش ها مقایسه و در مورد آنها بحث شده است.
    کلیدواژگان: تئوری بازی، بهینه سازی چند شیئی، تعادل Nash، فیلتر پسیوهارمونیک، الگوریتم Strength Pareto
  • غلامرضا یوسفی*، شقایق یوسفی صفحات 23-32
    در این مقاله، به خرده فروشی روز بعد در ارتباط با مشتریان قیمت پذیر با تعرفه ثابت و تعرفه های زمان استفاده، پرداخته شده است. پاسخ مشتریان به پیشنهاد قیمت ساعتی، به کمک یک تابع پذیرش مدل سازی شده است. تابع پذیرش، یک تابع توزیع احتمال خطی است که بر مبنای حداقل و حداکثر قیمت مجازی که توسط قانونگذار مشخص می شود، شکل می گیرد. همچنین، مدل-سازی نحوه پیشنهاد قیمت خرده فروش به مشتریان خود در خصوص شرکت در برنامه های پاسخگویی بار و تغییر داوطلبانه مصرف زمان- واقعی آنها، در ازای پرداخت پاداش، در این مقاله انجام شده است. نتایج شبیه سازی، حاکی از افزایش سود خرده فروشی ناشی از اجرای برنامه های پاسخگویی بار است.
    کلیدواژگان: بازار خرده فروشی روز بعد، پاسخگویی بار، تابع پذیرش ساعتی، قیمت گذاری، شبکه های هوشمند
  • محمد فرخی*، حوریه مزدارانی صفحات 33-50
    در این مقاله، کنترل کننده تطبیقی غیرخطی پیش بین مدل برای کنترل موقعیت - سرعت ربات های بازو پیشنهاد می شود. به طور کلی، دینامیک ربات ها دارای عدم قطعیت هستند که شامل تغییر پارامترها، غیرخطی های ناشناخته ربات، تغییر بار، و گشتاور اغتشاش از طرف محیط است. تابع هزینه کنترل کننده طوری تعریف شده است که با تغییر پارامترهای آن، مجری نهایی ربات بتواند مسیر از قبل تعیین شده ای را در فضای دکارتی با سرعت ثابتی دنبال نماید. علاوه بر آن، به جهت حذف عدم قطعیت ها، شبکه عصبی با الگوریتم آموزش لونبرگ - مارکوارت برای تخمین تطبیقی مدل ربات به کار برده شده است. پایداری حلقه - بسته با استفاده از نظریه لیاپانوف نشان داده شده است. اعتبار روش کنترلی پیشنهادی از طریق شبیه سازی برروی ربات بازوی سه درجه آزادی که با سرووموتورهای جریان مستقیم به حرکت درمی آید، نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: ربات های بازو، کنترل ترکیبی موقعیت، سرعت، کنترل پیش بین مدل، مدل شبکه عصبی، الگوریتم لونبرگ، مارکوارت، پایداری لیاپانوف
  • ناصر فلاحی*، ابوالفضل حلوایی نیاسر صفحات 51-62
    خودروهای هیبرید برقی، علاوه بر داشتن مزایای خودروهای برقی، ویژگی های مهم خودروهای احتراق داخلی، نظیر شتاب دلخواه و برد طولانی را نیز دارا هستند. در این راستا، راهبردهای بهینه سازی انرژی مناسب باید به کار گرفته شوند تا بهره مناسب، آلودگی کمتر و مصرف سوخت کمتر به دست آیند. یکی از ساختارهای ساده و مطلوب خودروهای هیبرید برقی، آرایش موازی است. یک تیم دانشجویی در دانشگاه کاشان، ایران، خودروهای هیبرید برق شاهب 2 را طراحی و پیاده سازی نموده است. شاهب 2 یک خودروی هیبریدی با آرایش موازی و از نوع محور مستقل یا TTR بر روی پلت فرم خودروی پراید است. کنترل انرژی در خودروی شاهب 2 در عمل به روش On/off انجام شده است. برای شبیه سازی و مطالعه رفتار شاهب 2 این مقاله برای اولین بار مدل خودروی هیبریدی TTR را در نرم افزار ADVISOR پیاده سازی نموده است و دو روش کنترل انرژی، یکی روش بنگ بنگ یا on/off و دیگری روش هوشمند فازی را برای مدل شاهب 2 در نرم افزار ADVISOR به کار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که راهبرد فازی نتایج بهتری از حیث کاهش آلودگی و عملکرد بهینه قوای محرکه، بخصوص باتری ها و همچنین، برد بیشتر نسبت به روش On/off مورد استفاده در شاهب 2 دارد.
    کلیدواژگان: کنترل هوشمند، خودروی هیبرید برقی، محور مستقل، راهبرد On، off، فازی، advisor، شاهب 2
  • غلامرضا عرب مارکده*، احسان دریابیگی صفحات 63-76
    این مقاله یک کنترل کننده عاطفی، برای درایو موتور بدون جاروبک جریان مستقیم (BLDC) ارائه می دهد. این کنترل کننده به عنوان کنترل کننده هوشمند مبتنی بر یادگیری عاطفی (BELBIC) معروف است. استفاده از این کنترل کننده، مبتنی بر مکانیسم پردازش عاطفی در مغز است. این کنترل کننده هوشمند، از دستگاه لیمبیک مغز پستانداران، بخصوص بخش آمیگدال در آن، الهام گرفته شده است. این سیستم کنترل بر روی درایو موتور BLDC با back-emf ذوزنقه ای توسط نرم افزار متلب MATLAB اجرا می شود. در این مقاله، پیاده سازی جدید و ساده ای از سیستم درایو موتور BLDC، به واسطه استفاده از این کنترل کننده پیشنهادی، برای کنترل مناسب سرعت صورت گرفته است. این کنترل کننده هوشمند عاطفی با وجود ساختاری ساده، دارای مشخصه یادگیری خودکار است. نتایج شبیه سازی، پاسخ مناسب سرعت در حالت گذرا و دقت آن در حالت دائم را در دامنه وسیعی از تغییرات فرمان سرعت از 20 تا 300 دور بر دقیقه [rpm] نشان می دهد. به علاوه، برای بررسی کارایی و قابلیت کنترل طرح BELBIC پیشنهادی، عملکرد آن با کنترل کننده مبتنی بر منطق فازی (FLC) و کنترل کننده مرسوم دیفرانسیلی-انتگرال-تناسبی (PID)، مقایسه شده است. این بررسی ها عملکرد مناسب طرح پیشنهادی را نسبت به کنترل کننده های FLC و PID نشان می دهد و همچنین، نوید استفاده از آن را برای کاربردهای در مقیاس صنعتی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل کننده عاطفی، کنترل سرعت، موتور BLDC
|
  • Mojtaba Rostami Kandroodi *, Faezeh Farivar, Mahdi Aliyari Shoorehdeli Pages 1-12
    This paper presents a variable structure rule-based fuzzy control for trajectory tracking and vibration control of a flexible joint manipulator by using chaotic anti-control. Based on Lyapunov stability theory for variable structure control and fuzzy rules، the nonlinear controller and some generic sufficient conditions for global asymptotic control are attained. The fuzzy rules are directly constructed subject to a Lyapunov function obtained from variable structure surfaces such that the error dynamics of control problem satisfy stability in the Lyapunov sense. Also in this study، the anti-control is applied to reduce the deflection angle of flexible joint system. To achieve this goal، the chaos dynamic must be created in the flexible joint system. So، the flexible joint system has been synchronized to chaotic gyroscope system. In this study، control and anti-control concepts are applied to achieve the high quality performance of flexible joint system. It is tried to design a controller which is capable to satisfy the control and anti- control aims. The performances of the proposed control are examined in terms of input tracking capability، level of vibration reduction and time response specifications. Finally، the efficacy of the proposed method is validated through experimentation on QUANSER’s flexible-joint manipulator.
    Keywords: Anti, control, Chaos synchronization, Chaotic gyroscope, Flexible joint, Fuzzy Control, Variable structure control
  • Ali Dastfan *, Hossain Yassami, Mohammad Reza Rafiei Pages 13-22
    Passive harmonic Filters (PHF) are the simplest, cheapest, and the most effective way to reduce harmonics of the voltage and current waveforms. In designing the PHF, the main goals are to minimize the cost of the filters and reduce the total harmonic distortion of currents and voltages at the Point of Common Coupling (PCC) to the acceptable range which are defined by standards. In this paper, an important multiobjective optimization approaches namely Strength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA) has been used for tuning the PHF parameters. This approach is applied to IEEE 13 node test system with a six-pulse converter as a harmonic source. Another approach, called Nash GA, is based on non-cooperative game gives an optimal point known as Nash equilibrium. This approach is also simulated on IEEE test system. The result of optimization shows lower THD and cost for optimal PHFs in comparison with the conventionally designed one. To make comparison, some results of these methods are compared and discussed.
    Keywords: Game theory, Multi, objective optimization, Nash equilibrium, Non, dominated sorting genetic algorithm, Passive harmonic filter, Strength Pareto algorithm
  • Gholamreza Yousefi *, Shaghayesh Y Pages 23-32
    This paper focuses on day-ahead (DA) retailing for fixed and Time-of-Use (TOU) price taker customers and DA real time pricing for active customers who participate in short-term markets. Customers’ response to the offered hourly prices are modeled using an hourly acceptance function which includes decreasing linear probability density functions based on the hourly minimum and maximum retail prices allowed by market regulators. Furthermore, the retailer offers to its active customers to participate in the DA demand response program and voluntary reduce their real time consumption for offered incentives. Numerical studies represent the effect of implementing demand response programs on the total benefit of retailing.
    Keywords: Day, ahead retail market, Demand response, Hourly acceptance function, Pricing, Smart grid
  • Mohammad Farrokhi *, Horiyeh Mazdarani Pages 33-50
    This paper proposes an adaptive Nonlinear Model Predictive Controller (NMPC) for hybrid position/velocity control of robot manipulators. Robot dynamics have generally uncertainties, including parameters variations, unknown nonlinearities of the robot, payload variations, and torque disturbances form the environment. The cost function of the NMPC is defined in such a way that by adjusting its weighting parameters, the end-effector of the robot tracks a predefined geometry path in Cartesian space with a constant velocity. Moreover, to eliminate the uncertainties, a neural network with Levenberg-Marquardt training algorithm is used to estimate adaptively the model of the robot. The closed-loop stability is demonstrated using Lyapunov theory. The validity of the proposed control method is shown by simulation results on a 3-DOF robot manipulator actuated by DC servomotors.
    Keywords: Robot manipulators, Hybrid position, velocity control, Model predictive control, Neural, network model, Levenberg, Marquardt algorithm, Lyapunov stability
  • Naser Fallahi *, Abolfazl Halvaei Niasar Pages 51-62
    Hybrid electric vehicles (HEV) in addition to provide the benefits of electric vehicles could satisfy consumers for some performances of conventional internal combustion engine (ICE) vehicles such as acceleration and long range. On this way, suitable energy optimization strategies should be employed to get desired efficiency, less fuel consumption and pollution. One of the favorite and simple configurations of HEVs is parallel type. A student team at University of Kashan, IRAN have designed and manufactured Shaheb 2 hybrid electric vehicle. It is a separated-axle (or Through-to-Road (TTR)) parallel HEV type based on Pride platform. Employed energy management in Shaheb 2 is on/off strategy and three modes; motor, engine and hybrid have been implemented. This paper investigates the modeling of separated-axle (or TTR) parallel type of HEV in ADVISOR software and then evaluates two control strategies for Shaheb 2; on/off strategy and an intelligent control based on fuzzy logic. On this way, maximizing the engine is considered as objective function. The simulation results indicate that the fuzzy strategy leads to less fuel consumption and lower pollution for given UDDS driving cycle rather than on/off strategy for Shaheb 2.
    Keywords: Intelligent control, fuzzy, hybrid electric vehicle, separated, axle, on, off strategy, ADVISOR, Shaheb 2
  • Gholamreza Arabmarkadeh *, Ehsan Drayabeigi Pages 63-76
    This paper presents an emotional controller for brushless DC motor (BLDC) drive. The proposed controller is called brain emotional learning based intelligent controller (BELBIC). The utilization of the new controller is based on the emotion processing mechanism in brain. This intelligent control is inspired by the limbic system of mammalian brain, especially amygdala. The controller is successfully implemented in simulation using MATLAB software, brushless dc drive with trapezoidal back-emf. In this work, a novel and simple implementation of BLDC motor drive system is achieved by using the intelligent controller, which controls the motor speed accurately. This emotional intelligent controller has simple structure with high auto learning feature. Simulation results show that both accurate steady state and fast transient speed responses can be achieved in wide range of speed from 20 to 300 [rpm]. Moreover, to evaluate this emotional controller, the performance of the proposed control scheme is compared with both Fuzzy Logic (FL) and PID controllers, in different conditions. This indicates proper operating in comparison to the FLC and PID controllers. And also shows excellent promise for industrial scale utilization.
    Keywords: Speed Control, Brushless DC Motor, Emotional Intelligent Controller