فهرست مطالب

روشهای هوشمند در صنعت برق - پیاپی 37 (بهار 1398)

فصلنامه روشهای هوشمند در صنعت برق
پیاپی 37 (بهار 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/02/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فریبرز حقیقت دار فشارکی*، علیرضا حق شناس صفحات 3-12
    در این مقاله به منظور تضعیف اغتشاش در سیستم تک ماشینه متصل به شین بی نهایت یک جبران کننده سنکرون استاتیکی توسط الگوریتم پسگام مقاوم بهبود یافته مبتنی بر رویکرد بهینه سازی ازدحام ذرات پیشنهاد شده است. در رویکرد پیشنهادی از روش پسگام تطبیقی برای ایجاد تابع ذخیره سازی جهت تضعیف اغتشاش داخلی و خارجی استفاده می گردد. همچنین یک کنترل کننده غیرخطی با ویژگی حذف تداخل و بروزرسانی قانون جایگزینی پارامترهای غیرخطی بطور همزمان بکارگرفته می شود. در این تحقیق، به منظور حفظ ویژگی غیر خطی، تخمین بلادرنگ پارامترهای نامعین، حصول اطمینان از مقاوم بودن و عدم حساسیت کنترل کننده نسبت به اغتشاش سیگنال بزرگ در سیستم STATCOM، روش کنترل مد لغزشی پسگام تطبیقی در بخش طراحی جبرانساز خطا اعمال شده است. لازم به ذکر است که کنترل کننده پیشنهادی دارای تعداد زیادی پارامترهای طراحی است که بر روی کارآیی و عملکرد آن تاثیرگذارند. بنابراین، در اینجا رویکرد بهینه سازی ازدحام ذرات به منظور تعیین پارامترهای طراحی براساس تابع هزینه انتگرال قدرمطلق خطا استفاده شده است. در نهایت، نتایج شبیه سازی صورت گرفته توسط نرم افزار MATLAB، موید کارآیی بهتر روش کنترل مد لغزشی پسگام تطبیقی بهینه پیشنهادی از نظر سرعت انطباق پذیری و پاسخ سیستم STATCOM نسبت به رویکرد پسگام تطبیقی متداول و کنترل مد لغزشی پسگام تطبیقی معمولی است.
    کلیدواژگان: اغتشاش سیگنال بزرگ، جبران کننده سنکرون استاتیکی، الگوریتم پسگام تطبیقی مقاوم، کنترل مد لغزشی، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات
  • امیر باغی رهین*، وحید باغی رهین صفحات 13-22
    گیت XOR یکی از بلوک های سازنده پایه در یک مدار تمام جمع کننده می باشد که بهبود عملکرد آن می تواند به یک تمام جمع کننده بهبود یافته منجر شود. بدین منظور، در این مقاله، یک سلول XOR جدید ولتاژ پایین مبتنی بر ترانزیستور های اثر میدان نانو لوله کربنی (CNTFET) پیشنهاد شده است. اهداف طراحی اصلی برای این مدار جدید، اتلاف توان کم، جریان نشتی پایین و سوئینگ ولتاژ کامل در یک ولتاژ تغذیه کم (Vdd = 0.5 V) می باشد. چندین مدار XOR به طور کامل با استفاده از HSPICE با تکنولوژی های 32nm CMOS و 32nm CNTFET در یک ولتاژ تغذیه کم شبیه سازی شده اند. مدار XOR پیشنهادی با مدارهای قبلا شناخته شده مقایسه شده و عملکرد ممتاز آن نشان داده شده است. شبیه سازی ها نشان می دهند که XOR ولتاژ پایین جدید، تلفات توان کمتر، جریان نشتی کمتر و PDP کوچکتری در مقایسه با سایر مدارات XOR قبلی دارد و نسبت به تغییرات پروسه مقاوم می باشد. براساس نتایج بدست آمده در ولتاژ تغذیه 0/5 ولت، فرکانس 250 مگا هرتز و خازن بار 3/5 فمتو فاراد، XOR پیشنهادی تاخیر انتشار برابر 149/05 پیکو ثانیه، توان مصرفی 716/72 پیکو وات، توان نشتی 1/25 پیکو وات و PDP برابر 21-10×10/683 ژول از خود نشان می دهد. XOR پیشنهادی می تواند به خوبی در مدارات جمع کننده ولتاژ پایین و توان پایین استفاده شود.
    کلیدواژگان: سلول XOR، ترانزیستور اثر میدان نانو لوله کربنی (CNTFET)، نشتی فوق العاده پایین، تمام جمع کننده، حاصلضرب تاخیر در توان (PDP)
  • شعبان رضایی برجلو*، حسین علی باقری صفحات 23-30
    در این پژوهش، یک تقویت‏کننده توان دوهرتی متقارن در فرکانس 2.14GHz با بازدهی توان بالا و توان خروجی 20 وات طراحی و شبیه سازی شده است. این تقویت‏کننده توان برای استفاده در قسمت بلوک تقویت‏کننده توان یک فرستنده مخابرات بی سیم WCDMA ارائه شده است. این تقویت‏کننده توان از دو تقویت‏کننده تشکیل شده است. تقویت‏کننده توان اصلی که در کلاس AB و تقویت‏کننده توان کمکی که در کلاس C طراحی شده‏اند. برای تقسیم توان بین هر دو تقویت کننده بصورت مساوی از یک مقسم توان ویلکینسون متقارن استفاده شده است. در نهایت با استفاده از روش مدولاسیون بار یک ترکیب کننده مناسب توان برای ترکیب مناسب خروجی دو تقویت کننده، طراحی و شبیه سازی شده است. با استفاده از ترانزیستور MRFG351010 بعنوان یک قطعه فعال با تکنولوژی GaAs-pHEMT حداکثر توان خروجی 20 وات در حداکثر بازدهی 65.46% و بهره توانی 8.56dB حاصل شده است. حداکثر توان خروجی و حداکثر بازدهی تقویت‏کننده توان، در ناحیه اشباع ترانزیستور با 6dB(OBO) به ترتیب برابر با 36dBm و 25.3% بدست آمده است.
    کلیدواژگان: تقویت‏ کننده دوهرتی، بازدهی، بهره توان، تکنولوژی GaAs-pHEMT
  • شیما نصر، حمید محمودیان* صفحات 39-48
    کنترل میزان تزریق انسولین در بیماران دیابتی که مجهز به پمپ انسولین می باشند چالش های بسیاری را برای محققین ایجاد نموده است. وجود نامعینی های متعدد که ناشی از تفاوت های فیزیولوژیکی در اشخاص متفاوت می باشد به همراه فعالیت های گوناگونی که هر شخص ممکن است در طول روز انجام دهد می تواند چالش های تزریق مناسب انسولین را به بدن بیشتر نماید. علاو ه بر این، اثرگذاری با تاخیر ورود کربوهیدرات در میزان قند خون بدن، کنترل انسولین را پیچیده تر کرده و ممکن است باعث شرایط خطرناک هایپرگلیسمی و یا هیپوگلیسمی شود. در این مقاله جهت کم اثر کردن نامعینی های ذاتی در مدل بیمار (مبتنی بر مدل ریاضی هورکا)، کنترل کننده های فازی نوع 2 عمومی با برش های آلفا پیشنهاد شده و برای پیش بینی میزان قند خون در ساعت های بعدی از یک سیستم شبکه عصبی به همراه یک مدل رگرسیون خطی استفاده گردیده است. برای تنظیم بعضی از پارامترهای کنترل کننده نیز الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. برای بررسی اثر بخشی کنترل کننده، اختلال های متعددی در مدل و ورود کربوهیدرات در سیستم حلقه بسته در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کنترل کننده طراحی شده می تواند در شرایط متفاوت علاوه بر کنترل قند خون از بروز دو حالت خطرناک هایپرگلیسمی و هیپوگلیسمی جلوگیری نماید.
    کلیدواژگان: دیابت، کنترل سطح گلوکز خون، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی، کنترل فازی
  • محسن غلامرضایی، محمد طلوع عسکری سدهی اصفهانی* صفحات 49-58
    دیدگاه ها و روش های متداول برای تخمین دمای داخلی باتری از مدل های عددی الکتریکی- حرارتی استفاده می کنند که در آنها نیاز به حسگر دما ضروری است. به منظور تضمین استفاده ایمن و درست از باتری های لیتیوم- یون در طول عمل، برآورد دقیق از درجه حرارت باتری از اهمیت ویژه‎ای برخوردار است. در این مقاله روشی برای تخمین دمای هسته سلول باتری و سطح باتری با استفاده از یک مدل حرارتی کوپل شده با مدل امپدانس الکتریکی بدون اندازه گیری مستقیم دمای سطح ارائه می شود. بدین منظور یک فیلتر کالمن دو بعدی توسعه یافته (DEKF) متشکل از یک مدل حرارتی مرتبه کاهش یافته به همراه اندازه گیری جریان، ولتاژ و امپدانس می تواند با دقت زیادی دمای هسته سلول و سطح باتری را تخمین بزند. کارایی این روش از طریق آزمایش بر روی یک سلول 2.3 آمپر- ساعتی یون لیتیومی شامل فسفات آهن با ترموکوپل های سطح و هسته نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: تخمین دمای باتری، فیلتر کالمن دو بعدی، امپدانس الکتروشیمیایی، مدل حرارتی
  • محمد مومنی، ثریا غراوی*، فاطمه حورعلی صفحات 51-57

    مدیریت ارتباط پروتکل TCP مستعد یک حمله ی کلاسیک می باشد که SYN-flooding نام دارد. در این حمله، مبدا تعداد زیادی از سگمنت های SYN را به طعمه می فرستد بدون اینکه گام سوم از الگوریتم دست تکانی سه مرحله ای را کامل نماید. این امر سبب می شود منابع اختصاص یافته برای برقراری ارتباط در سیستم تحت حمله و پهنای باند شبکه به سرعت مصرف شود و در نتیجه از ادامه ی فعالیت باز بماند و درگیر رسیدگی به تقاضاهای بی مورد شود. این مقاله سیستم تحت حمله را با استفاده از تیوری صف بندی مدل سازی کرده و مساله ی دفاع در برابر حملات SYN-flooding را به یک مساله ی بهینه سازی نگاشت می دهد. سپس با استفاده از ترکیب فیلتر موثر انطباقی و الگوریتم PSO روش پیشنهادی خود را ارایه کرده و به حل این مساله می پردازد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که مکانیزم دفاعی پیشنهادی از نظر میزان درخواست های بلوکه شده، احتمال موفقیت در برقراری ارتباط، احتمال موفقیت حمله کننده و همچنین استفاده ی بهینه از بافر اختصاص داده شده دارای کارایی قابل ملاحظه ای می باشد.

    کلیدواژگان: حملات SYN-flooding، فیلتر موثر انطباقی، الگوریتم PSO، DoS، TCP
|
  • Fariborz Haghighatdar Fesharaki *, Alireza Haghshenas Pages 3-12
    In this paper, in order to reduce disturbance attenuation in the single-machine infinite-bus system a STATCOM by an improved robust back-stepping algorithm based on a particle swarm optimization approach is proposed. In the proposed approach, the adaptive back-stepping method is used to construct the storage function to reduce internal and external disturbances. Also, a nonlinear controller with interference rejection feature and update of the nonlinear parameter substitution law are applied simultaneously. In this research, in order to maintain non-linearities feature, the real-time estimation of uncertain parameters, ensure robustness and insensitivity to large disturbances of the STATCOM system, the adaptive back-stepping sliding mode control method is applied in terms of error compensation design. It should be noted that the proposed controller has a large number of design parameters which affect its efficiency and performance. So, here the particle swarm optimization approach is used to determine the design parameters based on the cost function of the integral of the magnitude of the error. Finally, the simulation results are performed by MATLAB software, confirmed the better performance of the proposed optimal back-stepping sliding mode control method compared to traditional adaptive back-stepping in terms of the speed of adaptation and the response of the STATCOM system.
    Keywords: Large signal disturbance, static synchronous compensator, adaptive back-stepping algorithem, Sliding Mode Control, particle swarm optimization algorithem
  • Amir Baghi Rahin *, Vahid Baghi Rahin Pages 13-22
    The XOR gate is one of the basic building blocks in the Full Adder (FA) circuit, whose performance improvements can lead to improved Full Adder. For this purpose, in this paper, a new low voltage XOR cell based on Carbon Nanotube Field Effect Transistor (CNTFET) is proposed. The main design goals for this new circuit are low power dissipation, low leakage current and full voltage swing at a low supply voltage (Vdd = 0.5 V). Several XOR circuits were completely simulated using HSPICE with 32nm CMOS and 32nm CNTFET technologies at a low supply voltage. The proposed XOR circuit is compared with the previously known circuits and its outstanding performance is shown. Simulations show that the new low voltage XOR has lower power dissipation, less leakage current and lower PDP than other XOR circuits, and is resistant to process variations. Based on the results obtained at Vdd=0.5 V ,frequency=250 MHz and Cload=3.5 fF, the proposed XOR shows propagation delay of 149.05 ps, power consumption of 716.72 pW, leakage power of 25.1 pW and PDP of 10.683x10-21 J. The proposed XOR can be used well in low voltage and low power Full Adder circuits.
    Keywords: Exclusive-OR (XOR) cell, Carbon Nanotube Field Effect Transistor (CNTFET), ultra-low leakage, Full Adder (FA), Power Delay Product (PDP)
  • Shaban Rezaei Borjlu *, Hossein Alibagheri Pages 23-30
    In this study, a symmetrical doherty power amplifier was designed and simulated at a frequency of 2.14 GHz with high power added efficiency and output power of 20-watts. Doherty Power Amplifier generally consist of two separate power amplifiers. The main power amplifier enhancer is designed and developed in the AB class. Auxiliary power amplifier is designed in class C. To divide the power between the two amplifiers equally, a symmetric Wilkinson power distribution is used. Finally, using a load modulation method, a suitable power coupler is designed and simulated to combine the proper output of two amplifiers. Using the MRFG351010 transistor as an active component with GaAs-pHEMT technology, the maximum output power of 20-watts is achieved at a maximum output of 65.46% and power gain of 8.56dB. The maximum output power and power added efficiency in the saturation region of the transistor with 6dB output back off (OBO) is 36dBm and 25.3%, respectively.
    Keywords: Invertebrate amplifier, efficiency, power efficiency, GaAs-pHEMT technology
  • Shima Nasr, Hamid Mahmoodian * Pages 39-48
    Insulin therapy with an insulin pump for diabetic patients has different challenges in the real world. Physiological uncertainties in human bodies, different types of daily activities are the most important challenges in this field. Besides, delay in CHO effects in blood glucose may increase the risk of hypoglycemic and hyperglycemic. In this paper, general type 2 fuzzy controller with alpha-plane has been used to handle the uncertainties and a neural network predictor to estimate the blood glucose in next hour as well. Genetic algorithm is also used to tune some free parameters in the controller. in addition, Fuzzy rules have been weighted by predefined values based on the prediction of the amount of glucose in one hour late. in such case, rule weighting has been adjusted according to the glucose of the body which in turn two high risk situations of diabetic patients (hyperglycemia and hypoglycemia) have been considered in fuzzy inference. the Simulation results on Hovorka model shows that the controller can regulate the blood glucose in the existence of uncertainty in model and CHO regimen without the risk of hypoglycemic and hyperglycemic situations.
    Keywords: Diabetes, blood glucose control, Neural network, Genetic algorithm, fuzzy control
  • Mohseh Gholamrezaei, Mohammad Toloo Askari * Pages 49-58
    The conventional approaches for estimating internal battery temperature use numerical electric-thermal models in which a temperature sensor is required. In order to ensure safe and proper use of lithium-ion batteries during operation, accurate estimation of battery temperature is very important. In this paper, a method for estimating the surface and core temperature of the battery cell is presented using a coupled thermal model with an electrical impedance model without direct measurement of surface temperature. For this purpose, a dual extended Kalman filter (DEKF) consisting of a reduced thermal model along with battery current, voltage and impedance measurement can accurately estimate the temperature of the battery surface and core. The performance of the method is demonstrated experimentally on a 2.3-Ah lithium-ion iron phosphate cell fitted with surface and core thermo-couples for validation. The performance of the method is demonstrated experimentally on a 2.3-Ah lithium-ion iron phosphate cell fitted with surface and core thermo-couples for validation
    Keywords: Battery temperature estimation, Dual extended Kalman filter (DEKF), Electrochemical impedance, Thermal model
  • Mohammad Momeni, Sorayya Gharravi*, Fatemeh Hourali Pages 51-57

    TCP connection management is susceptible to a classic attack called SYN-flooding. In this attack, the source sends a large number of SYN segments to the victim system, without completing the third step of the three-step handshaking algorithm. This lead to consuming the resources allocated to communicate with under attack system and bandwidth of the network quickly and, as a result, system cannot continue to work and engage in unnecessary requests. This paper models the attacked system using quadratic theory and maps the problem of defense against SYN-flooding attacks into an optimization problem. Then, using an effective adaptive filter combination with the PSO algorithm, it presents its proposed method and solves this problem. The simulation results show that the proposed defense mechanism has a significant performance in terms of the amount of blocked requests, the likelihood of success in communication, the likelihood of success of the attacker, and the optimal use of the dedicated buffer.

    Keywords: SYN Flooding Attacks, Adaptive Effective Filter, PSO Algorithm, DoS, TCP