فهرست مطالب

Control and Optimization in Applied Mathematics - Volume:4 Issue: 2, Summer-Autumn 2019

Control and Optimization in Applied Mathematics
Volume:4 Issue: 2, Summer-Autumn 2019

  • تاریخ انتشار: 1400/01/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدرضا رمضانی آل*، سمیرا ثابتی صفحات 1-19

    کنترل هزینه تضمینی یکی از روش های موثر در کنترل سیستم های غیرخطی به ویژه سیستم های کلیدزنی دارای عدم قطعیت است. بسیاری از تحقیقات اخیر در مسئله کنترل هزینه تضمینی سیستم های کلیدزنی دارای عدم قطعیت بر روی تحلیل پایداری مجانبی تمرکزیافته است. در این مقاله یک قانون سوییچ مقاوم جدید برای کنترل سیستم های کلیدزنی دارای عدم قطعیت و تاخیر زمانی ارایه می شود. در ابتدا قانون کلیدزنی و سپس کنترل کننده فیدبک حالت خطی بر اساس تابع لیاپانوف-کراسوفسکی طراحی می گردد. همچنین با استفاده از نامساوی های خطی ماتریسی، شرایط ویژه برای وجود جواب در قانون کلیدزنی و کنترل کننده خطی به دست می آید. همزمان و بر اساس قضایای ارایه شده، پایداری نمایی کل سیستم تحت اعمال قانون کلیدزنی و کنترل فیدبک حالت تحلیل و اثبات می گردد. در انتها و با شبیه سازی، نتایج تحلیلی پایداری نمایی نشان داده می شوند.

    کلیدواژگان: سیستم های کلیدزنی دارای عدم قطعیت، تاخیر زمانی، کنترل هزینه تضمینی، تابع لیاپانوف-کراسوفسکی، نامساوی خطی ماتریسی، پایداری نمایی
  • جهانگیر علیزاده، حمید خالوزاده* صفحات 19-37

    در این پژوهش روشی جدید برای توسیع ناحیه جذب نقطه تعادل یک سیستم کنترل غیرخطی آفین ارایه شده است. برای توسیع ناحیه جذب سیستم های دینامیکی غیر چندجمله ای به کمک طراحی کنترل کننده فیدبک حالت غیرخطی از معادله ریکاتی وابسته به حالت استفاده شده است. فرایند بدست آوردن ناحیه جذب باعث ایجاد یک مسئله بهینه سازی مجموع مربعات با محدودیت های کنترلی و غیر کنترلی می شود. نکته قابل توجه این است که روش پیشنهادی برای تخمین ناحیه جذب سیستم های غیرخطی چندجمله ای و غیر چندجمله ای کارا است. همچنین در این مطالعه کاربرد روش پیشنهادی با شبیه سازی های عددی نشان داده شده است.

    کلیدواژگان: معادله ریکاتی وابسته به حالت، ناحیه جذب، فاکتور شکل، برنامه نویسی مجموع مربعات، تابع لیاپانوف
  • زهرا عباسی، ناصر آخوندی روشناوند* صفحات 39-48

    نظرات و قضاوت کاربران در وب سایت های تجارت الکترونیک مانند وب سایت های رستوران ها، فروش فیلم، فروش محصولات و غیره، برای مشتری ها در خصوص اخذ تصمیم خرید بسیار اهمیت دارند. در این مقاله، ما کشف گروه های کاربری با بیشترین توصیف پذیری را از وب سایت های تجارت الکترونیک به صورت ‎$langle i,u,srangle$‎، که ‎$iin I$ (مجموعه آیتم های محصولات)، ‎$uin U$ (مجموعه کاربران) و ‎$s$‎ عدد صحیح که امتیاز کاربر ‎$u$‎ به آیتم ‎$i$‎ اختصاص داده است. گروه های برچسب دار از صفات کاربری با حل مساله بهینه سازی به دست می آیند. کارایی روش با برخی آزمون ها بر روی مجموعه داده های واقعی مورد ارزیابی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: بیشترین توصیف پذیری، بهینه سازی، کشف گروه کاربری، داده های ارزیابی
  • محمد درویش زاده، احمد شاهورانی سمنانی*، حسن علم الهدایی، حسن بهزادی صفحات 49-60

    اکثر دانشجویان ایرانی در حل مسایل مربوط به انتگرال دارای مشکلات عدیده ای می باشند و در این مبحث ضعیف اند و حتی می توان گفت که از انتگرال فراری هستند و یا به عبارتی، انتگرال را کابوس ریاضیات خود می دانند. لذا می خواهیم با برگزاری آزمون و سپس مصاحبه ، مشکلات پیش روی دانشجویان مهندسی و علوم پایه درحل مسایل انتگرالی را تجزیه و تحلیل کرده، و سپس در حد امکان راه حل هایی برای رفع آنها ارایه دهیم . این تحقیق شامل سه سوال می باشد که سوال اول خود از ‎4‎ بخش تشکیل شده است، که از دانشجویان منتخب گرفته شده و سپس مصاحبه ای کوتاه با چند نفر از آنها در مورد پاسخ هایشان انجام شده است. با بررسی عملکرد دانشجویان در این آزمون، مشاهده می شود که دانشجویان غالبا با مباحث انتگرال مشکل داشته، به ویژه در حل مسایل انتگرال های مثلثاتی بسیار ضعیف عمل می کنند، در واقع آنها به جای مفهوم سازی کامل و بی عیب انتگرال بیشتر به دنبال یادگیری انتگرال محاسبه ای هستند. بیشترین خطای انجام شده توسط دانشجویان خطای رویه ای بوده است که غالبا این نوع خطاها ناشی از استفاده مشتق به جای انتگرال می باشد. همچنین اکثر اشتباهات دانشجویان در حل انتگرال های معین و محاسبه مساحت های محدود بین دو منحنی می باشد که این هم ناشی از عدم درک کافی انتگرال و هم ناشی از نداشتن اطلاعات لازم در سایر زمینه های ریاضی می باشد.

    کلیدواژگان: انتگرال، درک دانشجو، درک آموزش ریاضی، مفهوم تابع اولیه، مفهوم ریمان
  • مصطفی نوری جویباری، یحیی طالبی رستمی، سیامک فیروزیان* صفحات 61-67

    در این مطالعه، ‎$R$‎ و ‎$M$‎ به ترتیب یک حلقه ی جابجایی با همانی غیر صفر و یک ‎$R$-‎مدول است. گراف ضرب اسکاری روی ‎$M$‎، را که با ‎$G_R (M)$‎ نشان می دهیم، گرافی با مجموعه ریوس ‎$M$‎ است و دو راس متمایز ‎$a$‎ و ‎$b$‎ در ‎$M$‎ مجاورند اگر و تنها اگر ‎$r$‎ متعلق به ‎$R$‎ وجود داشته باشد به طوری که ‎$a=rb$‎ یا ‎$b=ra$‎. این مقاله برخی از خواص این گراف های به طور ضعیف تام را مطالعه می کند.

    کلیدواژگان: ضرب اسکالری، گراف متصل، به طور ضعیف تام، مدول
  • سارا منصوری نسب، مهدی سجودی*، سید رضا مقدسی صفحات 69-80

    روش های کنترل پیش بین بر پایه مدل MPC‎‎ غالبا به سیستم های با دینامیک گسسته که در فضای برداری هموار ‎$mathbf{R}^n$‎ قرار دارند اعمال می شود. در حالی که فضای پیکره بندی بسیاری از سیستم های مکانیکی نمی تواند به صورت فضای اقلیدسی سراسری بیان شود. به همین جهت، روش MPC‎‎ در این مقاله روی منیفلد هموار به عنوان فضای پیکره بندی برای کنترل وضعیت پاندول سه بعدی اعمال می شود. از انتگرال وردشی گروه لی LGVI‎ معادلات حرکت پاندول سه بعدی به عنوان معادلات زمان گسسته استفاده می شود، زیرا معادلات ‎LGVI ساختار گروه را حفظ می کنند. معادلات ‎LGVI‎ پاندول سه بعدی حول نقطه تعادل با استفاده از دیفیومورفیسم روی ‎$mathbf{R}^n$‎ خطی شده، سپس الگوریتم ‎MPC‎ به معادلات خطی شده اعمال می گردد. همچنین، مشابه روش های معمول MPC‎، مسئله بهینه سازی محدب حل شده و قانون کنترل در هر تکرار بدست می آید. در این مقاله، از نامساوی ماتریس خطی برای حل مسئله بهینه سازی محدب استفاده می شود. از یک مثال عددی برای نشان دادن عملکرد روش طراحی استفاده شده است.

    کلیدواژگان: کنترل پیش بین مدل، بهینه سازی محدب، نامساوی ماتریسی خطی، انتگرال وردشی گروه لی
|
  • Mohamad Reza Ramezani-Al *, Samira Sabeti Pages 1-19

    Guaranteed cost control (GCC) is an impressive method of controlling nonlinear systems‎, ‎incredibly uncertain switched systems‎. ‎Most of the recent studies of GCC on uncertain switched linear systems have been concerned with asymptotic stability analysis‎. ‎In this paper‎, ‎a new robust switching law for time-delay uncertain switched linear systems is designed‎. ‎First‎, ‎the switching law is designed‎, ‎and second‎, ‎a state-feedback controller based on Lyapunov-Krasovskii Functional (LKF) is designed‎. ‎Also‎, ‎using Linear Matrix Inequality (LMI) particular condition for the existence of a solution of obtained switching law and controller is achieved‎. ‎Consequently‎, ‎in the presented theorems‎, ‎the exponential stability of the overall system under switching law and controller is analyzed‎. ‎Finally‎, ‎theoretical results are verified via presenting an example.

    Keywords: Uncertain switched linear systems‎, ‎Time-delay‎, ‎Guaranteed cost control‎, ‎LKF‎, ‎LMI‎, ‎Exponential stability
  • Jahangir Alizadeh, Hamid Khaloozadeh * Pages 19-37

    In the present study‎, ‎a novel methodology is developed to enlarge the Region of Attraction (ROA) at the point of equilibrium of an input-affine nonlinear control system‎. ‎Enlarging the ROA for non-polynomial dynamical systems is developed by designing a nonlinear state feedback controller through the State-Dependent Riccati Equation (SDRE)‎. ‎Consequently‎, ‎its process is defined in the form of Sum-of-Squares (SOS) optimization problem with control and non-control constraints‎. ‎Of note‎, ‎the proposed technique is effective in estimating the ROA for a nonlinear system functioning on polynomial or non-polynomial dynamics‎. ‎In the present study‎, ‎the application of the proposed scheme are shown by numerical simulations‎.

    Keywords: State-dependent Riccati equation‎, ‎Region of attraction‎, ‎Sum-of-squares programming‎, ‎Lyapunov function
  • Zahra Abbasi, Nasser Akhoundi * Pages 39-48

    Product reviews in E-commerce websites such as restaurants‎, ‎movies‎, ‎E-commerce products‎, ‎etc.‎, ‎are essential resources for consumers to make purchasing decisions on various items‎. ‎In this paper‎, ‎we model discovering groups with maximum descriptively from E-commerce website of the form $<i,u,s>$‎, ‎where $iin mathcal{I}$ (the set of items or products)‎, ‎$uin mathcal{U}$ (the set of users) and $s$ is the integer rating that user $u$ has assigned to the item $i$‎. ‎Labeled groups from user's attributes are found by solving an optimization problem‎. ‎The performance of the approach is examined by some experiments on real data-sets‎.

    Keywords: maximum descriptively, Optimization, user group discovery, rating record
  • Mohammad Darvisahzadeh, Ahmad Shahvarani Semnani *, Hassan Alamolhodaei, Hassan Behzadi Pages 49-60

    Experiences of teaching Integral have indicated that the vast majorities of Iranian university students commit numerous errors while solving integral problems and have weak skills in this field; we might even say that they hide away from integral and consider it the nightmare of mathematics‎. ‎On the other hand, Integral is the base of pure and applied mathematics for all students of science‎, ‎especially engineering‎, ‎which some of their lessons are dependent on it directly or indirectly‎, ‎so it is important to pay attention to it‎. ‎Through descriptive method-exposed factor, ‎an exam has been conducted in the form of three questions‎, ‎the first of which is consisted of 4 sections on fifty students from different fields, and then interviews were conducted with a few of those students about their answers in order to study the students' behaviors when solving integral problems and to determine the type of their errors‎. ‎By analyzing the performance of students in this test‎, ‎we can see that students often struggle with integral and mostly have a feeble performance in solving trigonometric integrals‎. ‎They want to learn computational integral instead of how to conceptualize integral in their minds correctly‎. ‎The error most committed by university students was procedural errors‎, ‎which arise from using derivative instead of integral‎. ‎Besides most of the mistakes happen in solving definite integrals‎, ‎and calculating finite areas between two curves‎. ‎This is due to a lack of understanding of integrals and a lack of information in other areas of mathematics.

    Keywords: Calculus‎, ‎Integral‎, ‎Student understanding‎, ‎Understanding mathematical education‎, ‎Initial function concept‎, ‎Riemann concept‎, ‎Teaching‎, ‎Challenge
  • Mostafa Nouri Jouybari, Yahya Talebi Rostami, Siyamak Firouzian * Pages 61-67

    In this study‎, ‎$R$ and $M$ are assumed to be a commutative ring with non-zero identity $M$ and an $R$-module‎, ‎respectively‎. ‎Scalar Product Graph of $M$‎, ‎denoted by $G_R(M)$‎, ‎is a graph with the vertex-set $M$ and two different vertices $a$ and $b$ in $M$ are connected if and only if there exists $r$ belong to $R$ such that $a=rb$ or $b=ra$‎. ‎This paper studies some properties of such weakly perfect graphs‎.

    Keywords: Scalar Product‎, ‎Graph join‎, ‎Weakly Perfect‎, ‎Module
  • Sara Mansourinasab, Mahdi Sojoodi *, Seyed Reza Moghadasi Pages 69-80

    Conventional model predictive control (MPC) methods are usually implemented to systems with discrete-time dynamics laying on smooth vector space $ mathbf{R}^n$‎. ‎In contrast‎, ‎the configuration space of the majority of mechanical systems is not expressed as Euclidean space‎. ‎Therefore‎, ‎the MPC method in this paper has developed on a smooth manifold as the configuration space of the attitude control of a 3D pendulum‎. ‎The Lie Group Variational Integrator (LGVI) equations of motion of the 3D pendulum have been considered as the discrete-time update equations since the LGVI equations preserve the group structure and conserve quantities of motion‎. ‎The MPC algorithm is applied to the linearized dynamics of the 3D pendulum according to its LGVI equations around the equilibrium using diffeomorphism‎. ‎Also‎, ‎as in standard MPC algorithms‎, ‎convex optimization is solved at each iteration to compute the control law‎. ‎In this paper‎, ‎the linear matrix inequality (LMI) is used to solve the convex optimization problem under constraints‎. ‎A numerical example illustrates the design procedure‎.

    Keywords: Model predictive control‎, ‎Convex optimization‎, ‎Linear matrix inequality‎, ‎Lie group variational integrator